鍋爐12Cr1MoVG過熱屏管排開裂分析與研究

馬毅

太原鍋爐集團(tuán)有限公司 山西太原 030000

某公司設(shè)計(jì)制造的90t/h循環(huán)流化床鍋爐過熱屏管排發(fā)生開裂，該過熱屏管排采用Φ42×6mm的12Cr1MoVG合金管，發(fā)生爆管的第一泄漏點(diǎn)為爐右往爐左方向的第四片過熱屏標(biāo)高28260mm的安裝焊縫處。此處周圍未發(fā)現(xiàn)明顯的沖刷減薄的跡象，未有減薄過渡區(qū)。焊縫處發(fā)生泄漏后未及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，泄漏的高壓蒸汽對(duì)別的泄漏位置進(jìn)行吹損，管壁不斷減薄發(fā)生泄漏[1]。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，過熱屏存在變形情況，但其表面未發(fā)現(xiàn)明顯的磨損及鼓包等損傷情況。經(jīng)調(diào)查該爐管在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中存在間斷性的超溫、超壓情況。為查明該爐管的開裂原因，筆者對(duì)其進(jìn)行了檢驗(yàn)與分析。

1 試驗(yàn)方法

1.1 化學(xué)成分分析

在未見裂紋處取一塊化學(xué)試塊，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T222-2006、GB/T4336-2016對(duì)化學(xué)試樣進(jìn)行化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果表明試樣的化學(xué)成分均符合產(chǎn)品技術(shù)條件要求，見表1。

1.2 金相分析

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T13298-2015[3]和GB/T6394-2020[4]采用ZEIZZAXIO光學(xué)顯微鏡對(duì)金1、金2、金3和金4試樣顯微組織進(jìn)行檢查，并對(duì)晶粒度進(jìn)行評(píng)定[2]。結(jié)果顯示試樣組織為鐵素體和球狀碳化物，組織異常其珠光體及貝氏體區(qū)域完全消失，碳化物粒子在鐵素體晶界處分布，這是管子受高溫影響脫碳所致，根據(jù)DL/T773《火電廠用12Cr1MoV鋼球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》評(píng)定母材球化等級(jí)為最高級(jí)5級(jí)。

1.3 宏觀檢測(cè)

對(duì)Φ42×6管屏開裂部位及周邊進(jìn)行宏觀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該管段有漲粗現(xiàn)象，管壁存在減薄，結(jié)果見表2及圖1，開裂管壁局部受高溫氧化，腐蝕嚴(yán)重。

圖1 管屏壁厚數(shù)據(jù)采集處，直徑測(cè)量結(jié)果

表1 化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）

表2 管屏壁厚測(cè)量結(jié)果

1.4 力學(xué)性能分析

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T228對(duì)力學(xué)試樣進(jìn)行檢查，結(jié)果見表3，管子在高溫和一定壓力下運(yùn)行后，其材料的的力學(xué)性能有明顯的下降。

表3 管屏力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

2 綜合分析

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該鍋爐運(yùn)行一段時(shí)間后雖然裂口處力學(xué)性能以不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但其化學(xué)成分符合要求，也并未見可至裂紋的非金屬雜質(zhì)，所以認(rèn)為管子母材合格。宏觀檢驗(yàn)結(jié)果表明，管徑已經(jīng)明顯漲粗，管壁明顯減薄，在開裂處有許多高溫產(chǎn)生的氧化物，這都是長(zhǎng)期超溫運(yùn)行的特征[3]。通過管屏金相顯示，珠光體及貝氏體區(qū)域完全消失，碳化物粒子在鐵素體晶界處分布，根據(jù)DL/T773《火電廠用12Cr1MoV鋼球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合力學(xué)性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，評(píng)定母材球化等級(jí)為最高級(jí)5級(jí)，導(dǎo)致鋼管蠕變強(qiáng)度降低，強(qiáng)度下降使得管子裂口部位外徑逐漸變粗，壁厚逐漸減薄，最終在管內(nèi)壓力的作用下失效爆管。

3 結(jié)語(yǔ)

①該過熱屏管排局部超溫運(yùn)行，導(dǎo)致管子開裂。②運(yùn)行中控制過熱屏出口汽溫，溫度不要超過480℃，避免超溫運(yùn)行對(duì)過熱屏造成損傷。