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670 t/h锅炉对流过热器爆管分析

发布时间：2011/4/16 阅读次数：2136 字体大小: 【小】【中】【大】

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　　管内壁腐蚀产物主要为Fe₃O₄，管外壁主要为Fe₃O₄和Fe₂O₃及少量FeO，与图4相符。因FeO在570℃以上才能形成并保持稳定，在随后的平衡冷却中，大部分FeO转化为Fe₃O₄和Fe₂O₃，由于冷速较大，可有少部分FeO保留下来，说明开裂处管外壁曾在570℃以上运行。
　　管外壁有Al₆Si₂O₁₃等粘附物，只有在1000℃以上烧结才能形成，这些高温产物粘附在管壁的瞬间，其温度在1000℃以上，会使管壁严重超温。
2.5　过热器管应力分析
　　过热器管机械应力校核：
　　弯管：

　　直管：

式中：P—工作压力(MPa)；
　　　S—管壁厚度(mm)，弯管另加氧化皮1.0mm；
　　　R—弯曲半径(mm)；
　　　D_p—平均半径(mm)，
　　计算结果表明，弯管外弧的机械应力已接近102钢600℃时的许用应力59 MPa，即弯头部分一直处于高应力状态，促进组织转变和蠕变损伤的形成。现场实测北侧对流炉外管壁温为570～590　℃，一般来说，炉内外壁温相差50 ℃以上，因此炉内某些管子管壁温度最高可能达到640 ℃，超出了102钢的使用极限，加剧了管壁的氧化腐蚀。
2.6　爆管原因分析
　　从以上分析可知，5号、6号炉对流过热器管弯头连续爆管的原因是长期局部过热导致碳化物完全球化聚集形成蠕变裂纹与高温氧化共同作用的结果。开裂的过程为高温氧化裂纹和蠕变裂纹共同作用，首先在管外壁形成裂纹源，裂纹进一步扩展，当无法承受内部压力时最终爆管。
　　另外，由于设计、弯管加工和氧化腐蚀的共同作用，过热器管弯头处于较高的应力状态，促进了蠕变孔洞和裂纹的形成；同时，向火侧形成严重的结垢和氧化皮导致了过热与氧化的恶性循环。

3　结论
3.1　5号、6号炉对流过热器管弯头连续爆管的原因是长期过热导致碳化物完全球化聚集形成蠕变裂纹与高温氧化共同作用的结果。
3.2　造成过热器管长期局部过热的原因为：
　　(1)在弯管和直管交界处，蒸汽产生涡流，局部散热下降，导致壁温升高。
　　(2)设计选材余量不足。设计对流管壁温(540＋50℃)已接近管壁允许的极限温度(600～620℃)，当燃煤达不到设计要求，锅炉产生结焦或燃烧偏斜等问题时，就会使某些管子壁温超出设计计算值和材料的许用温度。
　　(3)锅炉燃烧反切，存在切圆飘移，气流偏斜现象，导致炉膛右侧管壁温度偏高，加剧了管壁的氧化腐蚀和材质老化。

4　采取的措施
4.1　更换管材。通过对T91、TP304H等材料进行比较，认为用T91代替102钢最为理想，因为T91抗氧化临界温度为650℃，高温性能良好。在解决焊接难题的基础上，1997年底6号炉大修时已将对流管更换为T91材料，运行情况良好，5号炉准备在下次大修时更换。
4.2　加强运行管理，防止超温超压运行，利用大小修机会进行燃烧调整，减小热负荷的不均匀现象。

本文联系人　张　慧　女　1965年生　工程师　221009　徐州市解放南路215号　徐州电力试验中心
作者单位:徐州发电厂

收稿日期　1998－03－06

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