电厂锅炉高温再热器爆管原因分析与对策

电厂锅炉高温再热器爆管原因分析与对策

樊跃龙范志刚郭凯凌通讯作者

（山西漳电大唐塔山发电有限公司山西大同037000）

摘要：电厂锅炉出现高温高热，导致再热器出现爆管的问题，这是问题是十分常见的问题，但是对于电厂锅炉的合理持续使用有十分重要的影响。我国电厂目前所使用的很多300MW费单机组锅炉在开始投入使用的时候，容易出现高温再热器出现一种钢焊口出现爆破的问题。笔者在本文中对高温再热器出现爆管的原因进行分析，并对爆口进行全面的深入检查，得出合理的管排结构和综合的爆管原因。

关键词：锅炉；再热器；爆管；应力

一、高温再热器爆管材质分析

1.钢102材料

对于钢102材料来说，其本身具有低碳、低合金贝氏体型热强钢。钢102材料主要是利用钨钼复合固溶强化、钒钛复合弥散强化和微量硼的强化。这样的钢材料具有优良的综合力学性能，而且通过高端的工艺性和抗氧化性，在热强性能和使用中具有良好的效果。对于电厂的锅炉来说，其本身的核心材料需要进行长期的受热，所以需要使用钢102材料作为锅炉的受热面，在长期的运行过程中，钢102材料本身并没有受到温度的较大影响。此种钢本身具有良好的焊接性，而且具有良好的淬硬倾向和冷裂倾向。根据锅炉高温再热器爆管的情况进行分析和研究，将其中的两根钢接头及性能化验分析对比，最终发现爆管的原因并不是由于钢102材料所导致的。

2.SA-213TP347H材料

TP347H钢是铌稳定的铬镍奥氏体热强钢，我国存在与之相互性能类似的钢号。通过对TP347H钢的性能进行研究分析发现，其本身具有良好的热强性，而且通过长久的使用发现还有较强的抗晶间腐蚀性能。这样的特点可以将其使用在碱性和酸性的材料中，在海水中也有良好的耐腐蚀性。对于大型机组的锅炉来说，其本身需要确保受热面具有良好的热强性。TP347H钢具有良好的韧性和焊接性，可以较好的提升组织的综合稳定性。在进行钢焊接的时候，可以进行手工的焊接，焊接所选用的焊条主要是奥132焊条。

3.Inconel82焊丝

Inconel82焊丝是比较有名的镍基焊丝，我国目前所生产的ERNiCr-3焊丝和其本身的性能是基本相同的。而且从根本上来说，Inconel82焊丝的使用是比较广泛的，在很多大型的锅炉中，所使用的焊丝就是这样的焊丝。Inconel82焊丝本身具有良好的延展性，而且具有热强性，通过在锅炉中使用Inconel82焊丝可以全面的提升锅炉整体的稳定性，在后期的锅炉使用中，能够全面的提升整体的热稳定性，确保能够达到锅炉的多方面要求。

二、爆口检查分析

1.爆口宏观检查

在本次研究中，有4中不同的钢接头出现的爆口。通过对不同的钢接头情况进行分析和研究发现，TP347H及钢102侧管径都是比较正常的，而且没有出现粗胀的问题。对于不同的爆口进行研究发现，爆口细长，就会出现外表面沿着焊接缝出现周围断裂的情况。通过对管的表面进行研究发现，沿着焊接缝会出现一定的开裂问题，爆口两端沿着焊接缝向着边缘的风向进行延伸。

从其中的一个断口的断裂情况来看，其本身没有较为明显的塑形变形，而且出现了严重的脆性断裂。裂缝裂纹起于外壁，而且逐渐开始向内壁出现了扩展的现象。通过对爆口位置的异种钢进行切开，对接头的外表焊缝质量进行全面的检查，对焊口的根部焊缝质量进行全面的质量研究。对于根部及性能焊缝研究发现，出现了一定的未焊透的问题，而且还有较大的焊瘤。通过对断口的情况进行全面的研究和分析发现，裂纹主要是起源于表面的边缘，而且其中有很多相应的小裂纹。在进行高温再热器内圈下部弯头的情况进行研究发现，其本身的管壁厚度与之相连接的管道壁面比传统的管壁厚两倍。在进行场中加工的时候，需要确保两侧的焊接符合管道的要求。在整个焊接的过程中，如果没有进行过过渡的处理，就会导致出现应力的集中，在焊接中也有大量的残余应力。

2.扫描电镜分析

在进行热扫描电镜分析的时候，首先需要在煤油中浸泡爆口处24小时以上，然后通过去锈剂进行去锈，利用缓蚀剂和超声振荡和丙酮溶液出去断面的浮锈，在整个处理的过程中，需要确保断面状态符合要求。通过电镜的全面观察，对其中的各个部位进行未熔合缺陷的研究，其中还有很多小的裂纹。对于断口上来说，主要的呈现出晶体的断裂方式。通过对断口上的小裂纹情况进行研究发现，主要的裂纹线路是沿着晶再热的裂纹。

3.微观检查

在对异种钢结构焊缝及性能微观检查和分析的时候发现，其中的爆口处TP347H与钢102接头的焊缝组织为奥氏体。对于熔合线处钢102侧有一定的脱碳现象，而且在接缝处有微小的裂缝。裂口的开始点在坡口上的熔合线焊缝侧。对于裂缝的附近进行微观检查，在焊缝的热影响区钢102中发现了还有一定的再热裂纹。

三、管排结构分析

对于管排结构进行分析的时候发现，高温再热器中的一根管主要的材料是钢102，对于不同的管材都需要进行性能的确保，紧挨的两根管之间需要有16mm以上的膨胀差。对于不同的管排顶棚的焊接方法进行全面的固定，但是总体上来说，吸收膨胀本身是非常困难的。在进行机组运行的时候，需要对进气侧的管子进行拉应力的控制，确保拉应力在合理的控制范围内。

四、爆管原因分析

1.通过对爆管的原因进行分析发现，异种钢的接头处的母材和焊缝的化学成分要符合相应的标准，这并不是导致出现爆管的原因。对于异种钢接头的焊接，本身的焊接质量并不好，焊缝中存在严重的未熔合问题。从整体上来说，其本身存在十分严重的未焊接和较大焊瘤的问题。

2.对于异种钢接头进行焊接和热处理的时候其中存在一定的偏差，对于钢102侧进行焊接的时候，容易出现再热裂纹的问题。再热裂纹的出现主要是由于残余应力、应力集中所导致。在焊接后，为了降低焊接接头的盈利，需要针对性的改善焊接缝的金属组织和性能。不合理的焊接会导致处理后形成相应的裂纹，裂纹一般会沿着钢102热影响区开始逐渐的扩展。

结束语：从整体上来说，异种钢接头爆管出现断裂主要是由于高温导致再热器管排出现裂痕，而且管排的结构很多时候并不合理。机组在正常运行的时候，管子会出现膨胀，导致不通畅的问题。再加上管排中容易出现拉应力过大的问题，容易出现异种钢接头的焊缝和钢102出现刚度不协调的问题。对于异种钢来说，在应力的作用下，会出现开裂的问题，最终容易导致爆管的问题。从整体上来说，高温再热器的管排结构不合理是最主要的原因，导致出现严重的爆管问题。异种钢在进行接头的时候，由于焊接的质量不好，所以导致焊缝中有较为严重的未熔合缺陷。为了防止出现严重的爆管问题，需要采用相应的夹管膨胀接头，以此更高的吸收膨胀差，防止出现流量的偏差。

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