过热器管用304不锈钢的失效分析.pdfVIP

过热器管用 304 不锈钢的失效分析 赵玲玲 王大光 1．辽宁电力科学研究院; 2．辽宁华电铁岭发电有限公司 摘 要：本文对铁岭电厂 TP304H 不锈钢过热器管的失效事故进行分析，指出应力腐蚀开裂是导致过热器泄漏的 主要原因，从而提出事故预防和改进措施。 关键词：过热器 应力腐蚀 改进措施 0 前 言 目前，国内许多 200MW 以上的大容量电站机组已广泛采用奥氏体不锈钢取代 12Cr1MoV 和钢 102 作为锅炉受热面材料。这是由于奥氏体不锈钢不仅具有高的热强性，又具有优良的抗氧 化性。但是，随着机组服役时间的延长，由材料引起的事故时有发生，特点为投入时间不长，一 般在 2 、3 万小时左右；事前无明显的超温、无管子胀粗或减薄现象。该类事故在沿海地区电厂 较普遍，目前内地也出现了类似的泄漏事故。 东北地区铁岭电厂最近两年连续发生过热器夹屏管泄露事故，研究分析认为是表面点蚀坑 引起的奥氏体钢应力腐蚀开裂。现以具有代表性的 2002 年 4 月4#炉过热器夹屏管爆管事故为例， 分析产生应力腐蚀的特征、原因并提出改进措施。 1 铁岭电厂过热器夹屏管概况及泄漏管试验研究 铁岭电厂 4#炉为哈尔滨锅炉厂制造的亚临界循环锅炉，型号为 HG-1021/18.2-YM4 。4#炉过 热器夹屏管设计材质为 TP304H，相当国产的 0Cr19Ni9 钢，规格为 Φ51×7mm 。运行中分隔屏内 蒸汽进口/ 出口温度为 404.8℃/443.8℃，蒸汽进口/ 出口压力为 19.3MPa/19.2MPa ，分隔屏烟气进 口/ 出口温度为 1328℃/1 128℃。 1.1 开裂管宏观分析 2002 年 4 月，4#炉过热器夹屏管发生泄漏，累计运行约 3 万小时。开裂管宏观特征表现为 管子未发生胀粗；内外壁氧化皮不厚；主裂纹横向并有分支；剖开管子发现内壁有未裂透的小裂 纹；抛光内壁氧化皮，可见表面大量点蚀坑，多浅而大，少量点蚀坑细小而深；见图 1～图 3 。 图 1 2002 年 4 月开裂管形貌 图 2 内壁裂纹 374 图 3 内壁点蚀坑 1.2 开裂管化学成分分析 开裂管的化学成分分析结果见表 1，由表 1 可见化学成分符合 GB 1220 标准要求。 表 1 开裂管化学成分（wt%） C Si Mn P S Cr Ni 开裂管 0.07 0.34 1.54 0.025 0.002 19.14 9.87 GB1220 ≤0.08 ≤1.00 2.00 0.20 ≤0.03 18.00~20.00 8.00~10.50 1.3 断口观察和腐蚀介质能谱分析 断口特征为冰糖状沿晶断口，有沿晶界的二次微裂纹及腐蚀产物，如图 4 和图 5 所示。腐 蚀产物经过能谱分析见大量的O元素和少量的Cl－及部分氧化性元素Cu2+和Ca2＋。断口扫描曲线如 下。 图 4 断口 图 5 断口 375 1.4 开裂管微观检查 微观组织如图 6～图 9 所示。由图可见，内壁点蚀坑下组织有沿晶网状腐蚀和晶粒脱落，未 发生点蚀处内壁组织状态完好；有的点蚀坑下有裂纹，说明点蚀已成为裂纹源；主裂纹横裂为主， 周围有较多晶粒脱落；基体组织中多细小晶粒。。 图 6 内壁点蚀坑 a 处 200× 图 7 3＃管内壁点蚀坑 b 处裂纹 200×