蒲圻電厂4号炉末级过热器Super304H爆管原因分析.doc

CY041-2013 蒲圻电厂4号炉末级过热器Super304H爆管原因分析 上海锅炉厂有限公司技术部 2013年10月 报告名称：蒲圻电厂4号炉末级过热器Super304H爆管原因分析 承担单位：上海锅炉厂有限公司技术部材料研究室 项目负责人：李宝虎 项目参加人：朱更 李强 李宝虎 报告撰写：李宝虎 朱更 报告校对：张波 报告审核：金用强 报告批准：王崇斌 0 前言 蒲圻电厂4号炉末级过热器于今年8月份发生第一次爆管，电厂运行一个月后，10月11号在末级过热器同一根管再次发生爆管。该管位于炉左数第16排管屏，由外向内数第11根管子。泄漏钢管材质为Super304H，尺寸为Φ42×7mm。现场照片如图1所示。电厂于出口集箱T92（尺寸为Φ42×10mm）连接管弯头处发现一钢球，初步判断由异物堵塞蒸汽流通导致该管超温爆管。我人员在Super304H爆口附近和T92弯头位置进行了现场取样，并材料研究室进行测试和分析，以确定泄漏原因。 图1 现场爆管照片 1 样管形貌观察 送检钢管包含Super304H爆口段、母材直管段，以及T92弯头段。宏观形貌如图2至图4所示，并在图中标出了后续试验的取样位置。从图2可以看出Super304H爆口比较粗糙，呈喇叭状，壁厚没有明显减薄，为瞬间爆裂产生的撕裂爆口。由于爆口位于末管屏U形管弯头处，弯曲变形使壁厚少量减薄，是整根管的薄弱处，产生撕裂条状爆口后，蒸汽泄漏，对管子有一个反向的推力，导致管子扭曲反向弯折，产生喇叭状爆口。图3、4是Super304H母材直管段和T92弯头段照片，管子外观均无异常。由于该炉检修过程中于末级过热器出口集箱T92连接管弯头处发现钢球堵塞，影响蒸汽流通，导致管子超温运行，强度下降，故应把重点放在管子组织性能分析上。 图2 Super304H爆口整体形貌 图3 Super304H 图4 2 钢管材料性能试验 2.1 化学成分 在Super304H和T92直管上取样，对化学成分进行直读光谱分析，测试结果如表1，2所示。从表中的数据可以看出，两管化学成分测试结果均符合ASME SA-213M标准要求。 表1 T92化学成分分析结果（wt%） 元素 C Mn Si S Ni P Cr 0.09 0.45 0.23 0.002 0.27 0.016 8.94 ASME SA-213M 0.07～0.13 0.30～0.60 ≤0.50 ≤0.010 ≤0.40 ≤0.020 8.5～9.5 元素 Mo V B Nb N Al W 0.48 0.19 0.0017 0.067 0.053 0.015 1.92 ASME SA-213M 0.30～0.60 0.15～0.25 0.001～0.006 0.04～0.09 0.030～0.070 ≤0.020 1.5~2.0 表2 Super304H化学成分分析结果（wt%） 元素 C Mn Si S P Cr 0.09 0.76 0.23 0.002 0.022 18.64 ASME SA-213M 0.07～0.13 ≤1.00 ≤0.30 ≤0.010 ≤0.040 17.0～19.0 元素 Ni N Nb Al B Cu 8.26 0.11 0.48 0.015 0.0005 2.94 ASME SA-213M 7.5～10.5 0.05～0.12 0.30～ 0.60 0.003~0.030 0.001~ 0.010 2.50~ 3.50 2.2 拉伸试验 在Super304H母材直管段取条状拉伸试样进行拉伸试验，试验结果见表3。从表中可以看出，其力学性能符合ASME SA-213M标准的要求。 表3 Super304H拉伸试验结果 拉伸性能指标 R（MPa） Rm（MPa） A5（%） 直管段 435438 669，676 39.5，40 ASME SA-213M ≥235 ≥590 ≥35 3 金相组织分析与硬度测试 3.1 金相试验 分别在Super304H母材、爆口以及T92弯头上选取金相试样，试验结果见表4。金相组织如图5～图7所示。Super304H母材、爆口组织均正常，为奥氏体。T92弯头组织马氏体板条弱化，晶间析出大量碳化物，组织为回火马氏体。 表4 金相测试结果 金相位置 金相组织 晶粒度 Super304H母材 奥氏体 7-8级 Super304H爆口 奥氏体+碳化物 7-8级 T92弯头 回火马氏体+碳化物+铁素体 8-9级 图5 Super304H母材组织（200X） 图6 爆口附近组织（500X） 图7 T92弯头组织（500X）