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火力发电厂锅炉用高压合金钢管常见事故类型

[ 关键词:高压合金钢管常见事故类型 发表日期:2018-03-28 08:35:02 ]

  高压合金钢管受热面管子是在高温、应力和腐蚀介质作用下长期工作的,当管子钢材承受不了其工作状态的负荷时,就会发生不同形式的损坏而造成事故。火力发电厂锅炉用高压合金钢管常见事故主要有以下几种类型:长时超温爆管、短时超温爆管,材质不良管和腐蚀热疲劳损坏。

(一)长时超温爆管

  超温是指金属材料在超过额定温度下运行。额定温 度指钢材在设计寿命下运行的允许最高温度,也可指工 作时的额定温度,只要超出上述温度的一 种即为超温运行。 长时超温的管子钢由于原子扩散加 剧,导致钢材组织发生变化,使蠕变速度加快,持久强 度降低,因此管子达不到设计寿命就提前 爆破损坏。爆管大多发生在高温过热器管出口段的向火 侧及管子弯头处,水冷壁管、凝渣管和省煤器等也时有 发生。 在长时超温爆管过程中,蒸汽和 烟汽等腐蚀介质起了加速的作用。当管壁温度超过其氧 化临界温度时,蒸汽和烟汽会使管壁产生一层较厚的氧 化铁;在管子胀粗时,这层氧化铁将沿垂 直于应力的方向裂开;于是重新裸露的金属在拉应力和 蒸汽或烟汽的作用下产生应力腐蚀,加速裂纹扩展,最 终导致爆裂。故破口具有脆性断裂特征, 且往往有腐蚀产物存在于裂纹内。

(二)短时超温爆管

  高压合金钢管 锅炉受热面管子在运行中冷却条件恶化、干烧,使管壁温度短期内突然升高 ,温度达到临界点(Ac1)以上,钢的抗拉强度急剧下降, 管子应力超过屈服极限,产生剪切断裂而爆管,这种爆 管称为短时超温爆管。 短时超温 爆管大多发生在冷壁管燃烧带附近及喷燃器附近的向火 侧和凝渣管上,省煤器和某些高压锅炉的屏式过热器也 偶有发生。 由于短时超温的管壁温度高 于Ac1,有时甚至高于Ac3,爆管时的汽水喷射犹如不同 程度的淬火,因此,此时破口处的组织一般为低马氏体 或贝氏体;过热器管破口也可能为 珠光体和铁素体组织。显然,破口周围管材的硬度会明 显增加。 超温爆管除结构设计不当外,主要是超负荷 运行、操作不当或管内脏物堵塞等原因造 成的。超负荷运行会使对流过热器出口温度普遍升高, 加剧了超温现象,以致管子蠕变加速;起动不正常而使 燃烧发生剧烈变化、升压速度快或炉膛发 生灭火放炮等都会引起管子超温;管内脏物或盐垢堵塞, 会造成汽水循环不良,引起管子局部过热而很快导致爆管。

(三)材质不良引起的爆管

  高压合金钢管材质不良的爆管是指错用钢材或使用了有 缺陷的钢材造成管子提早损坏。 由于用错材料,实际 上是一种超温运行。按照拉尔森—米列尔 方程估算,超温运行将会使钢管寿命大为缩短,有的甚 至运行数千小时即发生爆管。 如材料本身存在裂纹、 严重脱碳或夹杂等缺陷,或在安装、检修 时使用了有折叠、结疤、裂口的钢管,则管子强度将被 严重削弱,在高温运行过程中缺陷部位易产生应力集中, 致使裂纹扩展、缺陷扩大而导致爆管。 有缺陷的管子爆破,破口边缘常常可以分成两部分: 有缺陷部分破口边缘粗糙,呈脆性断口(破口缺陷豁 开);没有缺陷的部分呈塑性断口。

(四 )腐蚀性热疲劳裂纹损坏

  锅炉受热面管子的汽水分层、省煤器管汽塞、过热器带水、减温减压阀门间隙性开启等,都会引起温度的拨动,造成交变热应力,产生热疲劳裂纹。并且,在腐蚀性介质作用下,这些管子上的疲劳裂纹特别容易产生在诸如表面粗糙、划痕、腐蚀坑等腐蚀速度较大的有缺口区域,所以称之为腐性热疲劳裂纹。腐蚀性热疲劳裂纹 一般呈丛状单行分布,并垂直于应力方向。在管内壁为 横向环状裂纹,裂纹较短,断口为带疲劳特征的脆性断口。 锅炉受热面管子在运行过程中,管 壁直接与高温烟汽、水和蒸汽接触,也会产生其他腐蚀现象,引起管子过早的破裂损坏。象空气预热器等如在露天下工作,由于烟汽中有SO2,还会产生低温腐蚀损坏。

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