銅陵電廠3號機(jī)鍋爐為哈爾濱鍋爐廠制造的亞臨界強(qiáng)制循環(huán)汽包爐，過熱蒸汽流量1 025 t/h，過熱蒸汽壓力18.3MPa，過熱蒸汽溫度541℃，富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機(jī)、木屑顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
1999年11月12日3號爐整套啟動期間，11：00發(fā)現(xiàn)送、引風(fēng)機(jī)及給粉機(jī)自動解除，爐膛負(fù)壓變化較大，給水流量與蒸汽流量偏差較大，約200 t/h�，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)爐后煙道固定端人孔門處有蒸汽冒出，停爐后進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)一步檢查確認(rèn)為末級過熱器固定端16排，爐前數(shù)第2根根彎頭上部爆裂。
2、原因分析
3號爐在調(diào)試階段累計運(yùn)行約400 h后末級過熱器第16排第2根管子發(fā)生爆管，并吹損了第16排第1根管子，爆口及吹損部位位于彎頭位置。管子規(guī)格為φ54 mm×9mm，材料為12CrIMoV。
爆管爆口張口較大，呈張開嘴狀，最大周向張口距離為37 mm，爆口軸向長度為85 mm。管子及爆管內(nèi)外表面呈青灰色，爆口外表面氧化膜較厚，達(dá)0. 3～0.4 mm，大部分已脫落。爆口附近有眾多的平行于爆口的細(xì)小裂紋。爆口唇部明顯減薄，但與典型的短期超溫爆口相比，減薄量比較小。爆口附近管子明顯漲粗和減薄，管徑和壁厚的實測值及以公稱直徑54 mm計的漲粗值見表1和圖1。爆口的斷口較平整，斷面呈顆粒狀。
爆口中心爆破口唇部邊緣組織已完全球化，珠光體區(qū)域已基本消失，碳化物聚集長大分布于鐵素體晶內(nèi)和晶界，并出現(xiàn)孔洞和裂紋，球化4級。爆口中心內(nèi)壁氧化層厚0.27 mm。爆口中心背火面組織球化3級，內(nèi)壁氧化層厚0. 22 mm。爆口前（迎流向）距爆口端部70 mm處向火面組織球化3.5級，內(nèi)壁氧化層厚0.24 mm。根據(jù)管子材料組織球化狀況及內(nèi)壁氧化層厚度可以肯定爆管處管子金屬長期過熱。按球化方程估算爆口處管子金屬長期過熱當(dāng)量溫度為618℃，爆口背面和爆口附近金屬長期過熱當(dāng)量溫度要略低一些。按內(nèi)壁氧化層厚度估算爆口處管子金屬長期過熱當(dāng)量溫度為621℃。
此外，從爆口和斷口的宏觀形狀以及爆破口唇部邊緣組織變形拉長情況可知管子爆破前產(chǎn)生了較大的塑性變形，表現(xiàn)出短期過熱爆管的特征。在爆口邊緣未發(fā)現(xiàn)金屬相變組織，因此，短期過熱爆管處的金屬溫度低于Aa溫度(此鋼Aa一774℃)。綜合上述分析可以確定爆管性質(zhì)為長期過熱基礎(chǔ)上的短期過熱爆管。對吹損管以及爆口前、后管子也進(jìn)行了金相試驗。
被爆口吹損的第1根管子彎頭部位向火面組織正常，為鐵素體十珠光體，內(nèi)壁氧化層厚僅0. 05 mm。該管金相試驗的取樣部位與爆管管子爆口相鄰，位于爆管管子的煙氣流上游，取樣部位的爐內(nèi)熱負(fù)荷應(yīng)高于爆口部位�？芍芄茏舆^熱主要是由管內(nèi)蒸汽流速過低而造成的，產(chǎn)生這一原因可能是：管子部分堵塞；管內(nèi)表面存在的一些影響流速的突出物，它在某種工況下可能會造成該管氣流的突然減少。
爆口前、后取樣部位爆管管子向火面組織正常，為鐵素體十珠光體，爆口前取樣部位內(nèi)壁氧化層厚0. 03 mm，內(nèi)壁脫碳層厚0.18 mm。表明爆口前、后取樣部位的金屬溫度低于爆口處管子的金屬溫度。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是由于爐內(nèi)爆口彎頭部位熱負(fù)荷相對較高而引起的。
資料表明某電廠末級過熱器運(yùn)行4年后開始發(fā)生爆管現(xiàn)象，此后3年中間共爆管14次，爆口全部位于彎頭部位，均為長期過熱爆管。壁溫實測結(jié)果亦顯示彎頭部位壁溫相對較高。
3、處理意見
更換爆口前、后取樣部位之間的所有爆管管子；全面檢查爆管管子的堵塞和節(jié)流情況；運(yùn)行期間，尤其是低負(fù)荷運(yùn)行工況下，避免末過超溫。
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