国华盘电炉过热器爆管及处理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,信 智 恒 久 动 力 生 活,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,国华盘电炉过热器爆管及处理,一、设备概况：,1、天津国华盘山发电有限责任公司安装有两台俄制-1650-25-545KT-76型直流超临界锅炉，单机容量500MW已增容为530MW。1995年12月和1996年6月相继投产运营。锅炉为单炉体构造，“T型布置，炉膛两侧布置两个对流竖井和锅炉两侧水平烟道相连。炉膛为矩形，尺寸为，整体受热面悬挂在标高为的钢构造上，锅炉为对冲式旋流燃烧。锅炉水冷壁为垂直往复上升布置，水冷壁管材质为12Cr1MoV，规格为32*6mm。锅炉燃烧室上部和水平烟道内，沿烟气流程分别布置了、级屏式过热器，高温段再热器，高温段对流过热器。锅炉对流竖井烟道内，沿烟气流程布置了由省煤器悬吊蛇形管固定的低温再热器和省煤器受热面管束。 级屏过材质为12Cr1MoV ， 级屏过、级屏过、高温过热器、高温再热器材质为12Cr18Ni12Ti，过热器管规格为 32*6mm 。锅炉原设计为山西晋北烟煤，后改烧神华煤与掺烧准格尔煤。,2,锅炉水平烟道受热面布置图,3,二、高温过热器爆管经过,与,处理：,1、事件经过：2021 年3月8日10：19运行值班员发现#1锅炉四管泄漏报警，就地锅炉57米有泄漏声。向调度申请停备、检查，18:58调度令#1机组停备。停机后检查发现泄漏点为乙侧距炉顶1米处高温过热器第58排第6根泄漏，实地检查爆口边缘不规那么、无明显减薄，爆口附近无明显涨粗。,4,二、高温过热器爆管经过,与,处理：,2、处理情况：,1将爆口与相邻高温过热器管取样送中国特检院的金相检验。,2对屏3、高过、高再的全部下弯头进展了氧化皮检测，未见氧化皮堆积的现象。,3对爆管所在联箱内部进展了内窥镜检查，内部清洁，无异物。,4对过热器及再热器蒸汽吹灰及飞灰吹损减薄情况进展了检查，未见吹损减薄的情况。,5查阅历史记录，高温过热器出口壁温测点无超温和温度升高现象。,5,三、爆管原因分析：,1、设备检修与运行情况：,1过热器壁温记录、超压记录等，均未发现超温、超压情况。,2该锅炉的受热面设备检修台帐，发生爆管的高温过热器没有进展过修理改造及变更。,3高温过热器管发生过防磨瓦翻转脱落或移位，已进展防磨瓦更换处理，其他无异常。,4进展过氧化皮检测，未发现氧化皮大面积脱落和沉积现象。,5检查未发现因蒸汽吹灰或飞灰磨损问题。,6,三、爆管原因分析：,2、爆口宏观检查情况：,1为高温过热器原始首爆口管排58-6的宏观形貌，爆口长约24cm，宽约；,2除爆口部位外，整个管子无明显胀粗与变形；,3爆口张开不大，呈喇叭状；,4爆口边缘无明显减薄现象，断裂面较粗糙；,5管子内外外表无明显肉眼可见的氧化皮及腐蚀产物；,6在爆口外外表可见与轴向平行的裂纹，裂纹较细并呈线状轴向分布，管子内壁未发现肉眼可见裂纹。,轴向裂纹,7,三、爆管原因分析：,3、化学成分分析：,1对新管样管、服役至2007年的样管、此次爆口样管、爆口附近样管以与远离爆口的样管进展化学成分分析。(见表1),2从化学成分分析结果可见，新管样管、服役至2007年管样、此次失效的爆口样管、爆口附件样管以及远离爆口的样管的化学成分均符合GOST 5945-1975标准中121812的化学成分要求。,8,三、爆管原因分析：,表,1:,样管化学成分测试结果,样管编号,样管,运行时间,化学元素,含量（质量分数,%,）,C,Si,Mn,P,S,Cr,Ni,Ti,1#,新管样管,0,0.068,0.51,1.30,0.026,0.016,17.24,11.65,0.64,2#,服役至,2007,年样管,2007,年,0.056,0.44,1.40,0.029,0.013,18.09,11.18,0.59,3#,此次失效的原始首爆口管（,58-5,）,事故发生,(136000h),0.072,0.69,1.22,0.027,0.008,17.57,11.41,0.57,4#,爆口附近被吹损样管（,59-4,）,事故发生,(136000h),0.064,0.46,1.53,0.020,0.001,17.47,11.27,0.30,5#,远离爆口样管（,63-6,）,事故发生,(136000h),0.078,0.53,1.17,0.026,0.009,18.08,11.73,0.50,GOST 5945-1975,标准,/,/,0.12,1.00,2.00,0.030,0.035,17.00-19.00,11.00-13.00,0.5C-0.70,9,三、爆管原因分析：,4、力学性能测试：,1对此次失效的爆口样管、爆口附近样管以与远离爆口的样管进展力学性能测试，试验结果见表2。,2、从表2可以看出，所有样管向火侧和背火侧的力学性能相近，并且力学性能均符合GOST 5945-1975标准中121812的力学性能要求。但爆口管样的断后伸长率率较低，为42%，接近使用标准值下限。,10,三、爆管原因分析：,表,2,：,力学性能测试结果,试样编号,管样位置,取样位置,抗拉强度,Rm/MPa,屈服强度,Rp0.2/MPa,断后伸长率,A/%,3#,爆口管,向火,背火,657,653,263,268,42.0,42.0,4#,爆口管（,59-4,）,向火,背火,595,593,251,245,64.1,64.7,5#,远离爆口取样管（,63-6,）,向火,背火,668,668,354,356,50.2,49.7,GOST 5945-1975,标准,/,539,196,40,11,三,、爆管原因分析：,5、微观组织分析 ：,1对新管样管、服役至2007年的样管、此次爆口样管、爆口附近样管以与远离爆口的样管进展微观组织检查与分析，结果如下：,1新管样管的微观组织为奥氏体和晶内孪晶，晶界和晶内弥散分布少量细小第二相，晶粒度等级为级。,12,三,、爆管原因分析：,5、微观组织分析 ：,2服役到2007年样管的微观组织为奥氏体，晶界与晶内弥散分布一些第二相，晶界第二相尺寸略大，晶粒度等级为4级，如以下图所示。,13,三,、爆管原因分析：,5、微观组织分析 ：,3本次爆管附近样管以与远离爆口的样管微观组织为奥氏体，晶内弥散分布一些第二相，晶界第二相尺寸较大，局部晶界第二相已成链状，晶界粗化，如以下图所示。,14,三,、爆管原因分析：,5、微观组织分析 ：,4本次爆口管，在爆口位置与距离爆口500mm处的微观组织一样，如以下图所示，金相组织为奥氏体和大量晶内孪晶，晶内及晶界分布较粗大的第二相，组织与其他管样差异较大。,15,三,、爆管原因分析：,6、裂纹与断口形貌分析 ：,1对此次失效的爆口样管的裂纹及断口形貌进展分析，结果如下：,2爆口的爆口边缘存在大量裂纹，裂纹从外壁向内壁扩展，裂纹底部呈现锋利裂纹扩展，如图7所示。图8为扫描电镜下观察到的断口形貌图，裂纹扩展形式主要为沿晶扩展，在断口上存在氧化腐蚀产物。,断口附近外壁裂纹,断口形貌特征,16,三,、爆管原因分析：,7、物相分析,从微观组织分析结果可以看出，服役至2007年、服役至2021年、本次爆口、远离爆口管的样管晶界、晶内均存在析出的第二相碳化物和相。对析出第二相进展物相组成、含量和构造分析，结果见表3和以下图裂纹与断口形貌分析 ：,表3 钢中第二相定量分析结果各项占析出相总量的百分数%,样品编号,取样部位,运行时间,M,23,C,6,TiC,2#,服役至,2007,年样管,2007,年,39.70,4.03,56.26,6#,服役至,2013,年样管,2013,年,42.76,25.14,32.10,5#,远离爆口的样管,事故发生,(136000h),23.88,20.29,55.83,3#,本次爆口管,事故发生,(136000h),21.05,64.29,14.65,17,三,、爆管原因分析：,7、物相分析,1服役到2007年样品第二相主要为TiC56.26%，M23C639.70%、以与少量的相4.03%，M23C6、TiC和相的形貌见以下图，晶界处分布着条状M23C6，TiC弥散分布在基体内，在晶内发现少量块状相，相尺寸为500nm左右。,(a),晶界处条状,M23C6,(b),弥散分布在基体内的,TiC,(c),晶内块状,相,18,三,、爆管原因分析：,7、物相分析,1图11为事故发生时原始爆管样品的第二相和电子衍射图，本次爆口管样第二相主要为主要为TiC14.65%、M23C623.88%和相，相含量到达了64.29%，并且相在晶界处呈链状分布，尺寸粗大到达6m，晶内块状相的尺寸也到达微米级别。,晶内块状,相,晶界处链状,相,19,三,、爆管原因分析：,8、原因分析：,1 通过查阅锅炉设计制造、安装调试等资料，未发现异常情况。查阅高温过热器运行相关资料，未发现高温过热器超温、超压情况。此高温过热器也未进展过修理改造与更换；所有样管的化学成分均合格，力学性能符合标准要求，但此次失效的原始爆口样管的断后伸长率较低，接近使用标准下限。,2 由微观组织观察结果可知，原始首爆口样管的金相组织为奥氏体和大量晶内孪晶，晶内及晶界分布较粗大的第二相；物相分析结果说明，原始爆口管晶内、晶界析出第二相如M23C6相、相等，与其他样管相比，原始爆口样管中析出的相含量最多(到达了64.29%)，相的尺寸也到达了6m，并且在晶界处呈链状分布。,20,三,、爆管原因分析：,8、原因分析：,3奥氏体不锈钢锅炉管长期高温服役后，晶界附近的合金元素扩散速度快，在晶界处析出第二相，随着析出第二相如M23C6相、相等的增多，对基体变形的阻碍不断增强不管是晶内滑移还是晶界滑移，第二相的析出阻碍了晶内和晶界的变形，使得锅炉管的塑韧性指标下降。假设析出相尺寸越大，且在晶界上呈连续片状或者在晶内呈针状分布都会对不锈钢的塑性和韧性造成严重影响。此次失效发生时的原始首爆口样管析出相数量最多，且尺寸较大，并且析出相在晶界上呈连续链状分布，相性硬而脆，弱化了晶界，进而造成微观损伤，最终导致爆管。较大尺寸的相聚集在晶界是材料进入高温蠕变老化后期的明显标志。,21,谢谢欣赏！,22,谢谢观赏！,23,2020/11/5,