锅炉防磨防爆专题讲座

1、锅炉防磨防爆专题介绍锅炉防磨防爆专题介绍 全省金属可靠性分析简介1 电厂历年金属失效情况分析 2 典型失效案例分析介绍 金属监督及锅炉防磨防爆工作建议 3 4 全省金属可靠性分析简介 1 全省金属失效情况简介 全省金属失效情况简介 全省金属失效情况简介 全省金属失效情况简介 全省金属失效情况简介 20112011年各类型发电机组导致异常停机的金属失效事故统计表年各类型发电机组导致异常停机的金属失效事故统计表 机组类型机组类型台数台数 机组机组 比例比例(%) 金属失效金属失效 次数次数 金属失效金属失效 占比占比(%) 单位机组金属失效单位机组金属失效 次数（次次数（次/台）台） 600mw等

2、级以上4130.15 3262.75 0.78 300mw等级5641.18 1325.49 0.23 200mw等级21.47 00.00 0.00 135mw等级以下2115.44 59.80 0.24 核电1000mw21.47 00.00 0.00 燃机395mw85.88 11.96 0.13 燃机180mw42.94 00.000.00 抽水蓄能50mw21.47 00.000.00 合计合计136100.00 51100.00 0.38 电厂历年金属失效情况分析 2 电厂金属失效情况分析 近六年宜兴协联电厂金属失效情况统计表 电厂金属失效情况分析 锅炉锅炉 编号编号 四管泄漏四管

3、泄漏 次数次数 其中其中 机炉外机炉外 管道泄管道泄 漏次数漏次数 其中其中 过过 热热 器器 再再 热热 器器 水水 冷冷 壁壁 省省 煤煤 器器 四四 大大 管管 道道 导导 汽汽 管管 下下 降降 管管 给给 水、水、 减减 温温 水水 疏疏 放放 水水 加加 药药 管管 放空气、放空气、 压力仪压力仪 表、蒸表、蒸 汽取样汽取样 eheh 油油 管管 其其 他他 #55 5231 11 #63 3210 0 #75 550 0 #810107211 11 #97 71332 211 合计合计30308 85 57 710104 40 00 00 00 02 20 02 20 00 0

4、近六年宜兴协联电厂金属失效情况统计表 电厂金属失效情况分析 近六年宜兴协联电厂承压部件泄漏原因分析统计表 锅炉锅炉 编号编号 承压部件泄漏承压部件泄漏 次数次数 失失 效效 原原 因因 水冷壁密水冷壁密 封焊缝应封焊缝应 力疲劳力疲劳 炉外管角焊炉外管角焊 缝应力疲劳缝应力疲劳 飞灰飞灰 磨损磨损 吹灰器吹灰器 吹损吹损 焊接焊接 缺陷缺陷 错用错用 材质材质 检修检修 失误失误 原因原因 不明不明 #56 611211 #63 3111 #75 541 #811112243 #99 932121 合计合计34345 53 39 97 72 22 24 42 2 电厂金属失效情况分析 电厂金属

5、失效情况分析 u暴露问题 失效原因分析不彻底 检查处理有疏漏（#8炉低过和包墙管多次反复泄漏） 未能举一反三、扩大检查（尾部受热面磨损） 防范措施不得力（吹灰器吹损、水冷壁喷燃器罩壳密 封连接焊缝拉裂） 基建金属监督不到位 典型失效案例分析介绍3 金属失效模式 金属失效模式分六大类： 应力失效 向火侧腐蚀 向水/汽侧腐蚀 磨损 疲劳 质量管理缺失 金属失效模式 应力失效： (1)短期过热 (2)高温蠕变 (3)破裂或拉裂 (4)形变或位移 蒸汽侧、水侧腐蚀: (1)碱性腐蚀 (2)氢损伤 (3)点蚀 (4)应力腐蚀 向火侧腐蚀: (1)低温腐蚀 (2)水冷壁高温腐蚀 (3)煤灰腐蚀 (4)油灰

6、腐蚀 磨损: (1)飞灰 (2)机械 (3)吹灰 (4)煤粒 疲劳: (1)振动疲劳 (2)热疲劳 质量控制失误: (1)清洗损伤 (2)水质缺陷 (3)材料缺陷 (4)焊接缺陷 磨损 某135mw机组省煤器磨损爆漏 磨损 对流竖井受热面飞灰磨损的主要因素: 飞灰颗粒磨损与灰浓度、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨损物体的灰浓度、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨损物体的 相对速度相对速度有关，若近似认为灰粒和气流速度相同，则磨损量和烟气 速度的3次方成正比。 灰粒直径越小，磨损量越小，但是当灰粒直径大到一定程度时（试灰粒直径越小，磨损量越小，但是当灰粒直径大到一定程度时（试 验为验为100m），其磨损量

7、基本保持不变。），其磨损量基本保持不变。原因一般认为在相同的颗 粒浓度下，颗粒直径越大，单位体积内的颗粒数就越少，虽然大颗 粒冲击管壁的磨损能力较大，但由于冲击到壁面的颗粒数降低，所 以磨损量仍然变化不大。 烟气成分，管壁温度烟气成分，管壁温度等对磨损有影响。 磨损 飞灰磨损的防护措施: 消除烟气走廊。对低温再热器、低温过热器、省煤器弯头与炉墙之 间的烟气走廊中装置防磨阻流板。 在竖井受热面前几排及后几排加装半圆形防磨瓦。 防磨喷涂。 控制烟气流速。 安装防磨试块并定期进行检测，绘制竖井受热面内各部位的磨损曲 线，划定重点区域。 有检查不到的怀疑区域，可抽少量管屏调出检查，摸清规律和程度。 磨

8、损 烟气通道受阻导致局部飞灰磨损 某600mw超临界锅炉紧靠包墙下集箱的受热面管子发生局部烟气磨损 磨损 某1000t/h亚临界锅炉水冷壁燃烧器底部水冷套管子磨损泄漏 磨损 炉底防护网缺失是造成水冷壁大面积磨损的主要原因。 运行中炉底为负压区，吹损区域存在密封不严密部位， 漏风夹杂煤粉燃烧后的下落灰渣，直接撞击水冷壁管 造成管壁磨损。 某电厂某电厂#7炉后屏过热器爆管，进入炉内检炉后屏过热器爆管，进入炉内检 查发现爆管现场破坏较严重，后屏左数第查发现爆管现场破坏较严重，后屏左数第3 屏外圈第屏外圈第1根管断裂，前后管子扭曲变形严根管断裂，前后管子扭曲变形严 重，残留断口为瞬间扭曲剪切断口，后核

9、重，残留断口为瞬间扭曲剪切断口，后核 实中间有长约实中间有长约16米的管子断裂后掉落到渣米的管子断裂后掉落到渣 斗底部；爆管导致后屏前、后横向定位管斗底部；爆管导致后屏前、后横向定位管 均发生严重移位变形，多根管子弯曲、碰均发生严重移位变形，多根管子弯曲、碰 伤和吹损。伤和吹损。 机械碰磨 后屏前侧横向定位管在第后屏前侧横向定位管在第3屏定屏定 位管卡处存在碰磨和吹损特征均位管卡处存在碰磨和吹损特征均 明显的爆口；明显的爆口； 后屏第后屏第3屏外向内数第屏外向内数第2根管在前根管在前 侧横向定位管托块处存在近距离侧横向定位管托块处存在近距离 吹损痕迹吹损痕迹 机械碰磨 发生碰磨的原因：发生碰磨

10、的原因： 一方面后屏左数第一方面后屏左数第3屏的前后横向定位管上的管卡均屏的前后横向定位管上的管卡均 损坏；损坏； 另一方面该屏与分隔屏左数第另一方面该屏与分隔屏左数第1大屏共用的前后流体大屏共用的前后流体 定位管也发生了后移，并导致与长伸缩吹灰器发生了定位管也发生了后移，并导致与长伸缩吹灰器发生了 碰磨。碰磨。 以上两个因素导致运行中后屏左数第以上两个因素导致运行中后屏左数第3屏晃动较大，屏晃动较大， 也是也是3屏屏1号管与前侧横向定位管发生严重碰磨的直接号管与前侧横向定位管发生严重碰磨的直接 原因。原因。 机械碰磨 吹灰器吹损 半伸缩式吹灰器停止半伸缩式吹灰器停止 位置定点吹损泄漏案位置定

11、点吹损泄漏案 例例1 1 某电厂某电厂#2#2锅炉为哈锅锅炉为哈锅 制造的制造的hg-1965/25.4-hg-1965/25.4- ym5ym5型超临界锅炉。型超临界锅炉。 20112011年年6 6月月9 9日发生省日发生省 煤器管泄漏（尾部中煤器管泄漏（尾部中 隔墙炉前部分的低温隔墙炉前部分的低温 再热器侧）。再热器侧）。 分析判断为半伸缩式分析判断为半伸缩式 吹灰器故障或阀门内吹灰器故障或阀门内 漏导致吹灰孔正对的漏导致吹灰孔正对的 省煤器管长期吹损减省煤器管长期吹损减 薄泄漏。薄泄漏。 吹灰器吹损 半伸缩式吹灰器停止半伸缩式吹灰器停止 位置定点吹损泄漏案位置定点吹损泄漏案 例例2 某

12、电厂某电厂#1#1炉为哈锅制炉为哈锅制 造的造的hg-1792/26.15-hg-1792/26.15- ym1ym1型超超临界锅炉型超超临界锅炉。 20112011年年1111月月1616日编号日编号 为为hr2hr2的半伸缩式吹灰的半伸缩式吹灰 器附近省煤器右数第器附近省煤器右数第1 1 排上向下数第排上向下数第1 1根管局根管局 部吹损减薄泄漏。部吹损减薄泄漏。 分析判断为半伸缩式分析判断为半伸缩式 吹灰器故障或阀门内吹灰器故障或阀门内 漏导致吹灰孔正对的漏导致吹灰孔正对的 省煤器管长期吹损减省煤器管长期吹损减 薄泄漏。薄泄漏。 原因分析： ik16吹灰器喷嘴因故障停留在炉内约25040

13、0毫米，在其他吹 灰器吹灰的情况下，该吹灰器同时处于长时间通汽假吹状态， 导致附近高再管子吹损泄漏爆管。 ik16吹灰器行程开关与跑车撞销之间存在安装间隙过大问题， 造成吹灰器跑车撞过行程开关蟹钳后，不能有效够及行程开关 内的翻板死点，而产生行程开关自动复位，进而引发跑车停进 。 吹灰器运行时，现场没有人跟踪检查，因而没能及时发现问题 ，是高再管子吹损的间接原因。 吹灰器吹损 某600mw超超临界机组锅炉运行约4000小时高 温再热器管吹灰器吹损爆漏 吹灰器故障类的防范措施： 加强吹灰器检查维护，杜绝阀门长期内漏；（定期监 测吹灰前后管子温度） 吹灰时最好安排专人跟踪检查吹灰器运行是否正常。

14、吹灰器吹损 吹灰器吹损 n 全伸缩式吹灰器大全伸缩式吹灰器大 面积吹损减薄面积吹损减薄 某某1000mw1000mw超超临界超超临界 塔式炉运行约塔式炉运行约2 2年后年后 b b修检查发现，一再修检查发现，一再 和省煤器层的悬吊和省煤器层的悬吊 管普遍存在大面积管普遍存在大面积 吹灰器吹损减薄现吹灰器吹损减薄现 象，最严重处减薄象，最严重处减薄 量超过量超过1.5mm1.5mm。 吹灰器厂家为上海吹灰器厂家为上海 克莱德。克莱德。 吹损距离超过吹损距离超过1.51.5米米 。 吹灰器吹损 n 省煤器悬吊管挂钩处普遍局部吹损严重省煤器悬吊管挂钩处普遍局部吹损严重 300mw300mw亚临界锅炉

15、低过普遍存在该现象亚临界锅炉低过普遍存在该现象 吹灰器吹损 n 省煤器悬吊管挂钩处局部吹损泄漏案例省煤器悬吊管挂钩处局部吹损泄漏案例 某某600mw600mw超超临界锅炉低再因此发生过泄漏超超临界锅炉低再因此发生过泄漏 吹灰器吹损 n 原因分析原因分析 防护不到位；防护不到位； 吹灰蒸汽带水（吹灰前未疏水或疏水时间不够、吹灰蒸汽管无疏水吹灰蒸汽带水（吹灰前未疏水或疏水时间不够、吹灰蒸汽管无疏水 坡度）；坡度）； 吹灰压力过高；吹灰压力过高； 吹灰频率过高；吹灰频率过高； 吹灰器喷嘴设计。吹灰器喷嘴设计。 n 防治措施防治措施 定期检查、及时治理；定期检查、及时治理； 增加防护装置或进行防磨喷涂

16、；增加防护装置或进行防磨喷涂； 优化吹灰程序和顺序，吹灰前确保足够的疏水时间，可考虑增加疏优化吹灰程序和顺序，吹灰前确保足够的疏水时间，可考虑增加疏 水小旁路；水小旁路； 每个吹灰管道上安装压力表，合理调整吹灰压力；每个吹灰管道上安装压力表，合理调整吹灰压力； 制订合理的吹灰频次；制订合理的吹灰频次； 对吹灰器厂家型号进行充分调研，选择成熟的厂家型号。对吹灰器厂家型号进行充分调研，选择成熟的厂家型号。 末级过热器、屏式过热 器出口顶棚下方的 t91/tp347h异种钢接头 多次断裂失效 失效焊口位置：失效焊口位置： 24屏屏16号管顶号管顶 棚下方棚下方 失效焊口位失效焊口位 置置 异种钢接头

17、早期失效的问题 某电厂先后发生了五次异种钢接头爆管，分别是：某电厂先后发生了五次异种钢接头爆管，分别是： 20092009年年4 4月月1313日，日，#2#2炉高过炉高过a-ba-b数（下同）第数（下同）第2424屏炉前向炉后数（下同）屏炉前向炉后数（下同） 第第1 1根管根管 20092009年年1212月月3 3日，日，#2#2炉高过第炉高过第2424屏第屏第1515根管根管 20112011年年4 4月月2929日，日，#1#1炉高过第炉高过第2424屏第屏第1111根管根管 20112011年年7 7月月3131日，日，#1#1炉高过第炉高过第1515屏第屏第1111根管根管 201

18、12011年年8 8月月7 7日，日，#2#2炉屏过第炉屏过第2727屏第屏第2525根管根管 共同特征：共同特征： u 均发生均发生t91t91侧焊缝熔合线或距离焊缝熔合线侧焊缝熔合线或距离焊缝熔合线2mm2mm左右的焊缝热影响区；左右的焊缝热影响区； u 均发生在顶棚处变排弯管的异种钢接头，且启裂部位均面向同屏直管方向均发生在顶棚处变排弯管的异种钢接头，且启裂部位均面向同屏直管方向 。 异种钢接头早期失效的问题 原因分析：原因分析： 由于马氏体热强钢由于马氏体热强钢t91t91与与tp347htp347h奥氏体不锈钢的异种钢焊接接头一般采用奥氏体不锈钢的异种钢焊接接头一般采用 不锈钢或镍基

19、焊条焊接，焊缝的化学元素成分、组织以及物理性能与不锈不锈钢或镍基焊条焊接，焊缝的化学元素成分、组织以及物理性能与不锈 钢侧母材差异较小，而与钢侧母材差异较小，而与t91t91侧母材差异较大，导致侧母材差异较大，导致t91t91侧焊缝熔合线附近侧焊缝熔合线附近 成为整个焊接接头的薄弱环节。成为整个焊接接头的薄弱环节。 由于顶棚下方同屏的每一根过热器管均独立承受自重，因此当通过变排弯由于顶棚下方同屏的每一根过热器管均独立承受自重，因此当通过变排弯 管承重时，必然在附近的异种钢接头部位产生附加弯矩，面向同屏直管方管承重时，必然在附近的异种钢接头部位产生附加弯矩，面向同屏直管方 向承受的是拉应力，另一

20、侧承受的是压应力。向承受的是拉应力，另一侧承受的是压应力。 异种钢接头布置在顶棚死点附近，应力集中显著。异种钢接头布置在顶棚死点附近，应力集中显著。 此外，管屏晃动产生的交变应力、管子内压产生的一次应力以及热应力、此外，管屏晃动产生的交变应力、管子内压产生的一次应力以及热应力、 焊接残余应力等二次应力的共同叠加作用下，导致异种钢焊接接头发生疲焊接残余应力等二次应力的共同叠加作用下，导致异种钢焊接接头发生疲 劳断裂。劳断裂。 异种钢接头早期失效的问题 末级再热器出口顶棚下方的末级再热器出口顶棚下方的 t91/tp347ht91/tp347h异种钢接头异种钢接头 共同特征：共同特征： u均发生均发

21、生t91t91侧焊缝熔合线或距离焊侧焊缝熔合线或距离焊 缝熔合线缝熔合线2mm2mm左右的焊缝热影响区左右的焊缝热影响区 ； u均发生末再出口迎烟侧第均发生末再出口迎烟侧第1 1根，且根，且 启裂部位均炉后方向。启裂部位均炉后方向。 失效焊口失效焊口 异种钢接头早期失效的问题 原因分析：原因分析： u 相对薄弱的异种钢接头布置靠近顶棚的应力集中部位；相对薄弱的异种钢接头布置靠近顶棚的应力集中部位； u 低再与高再之间没有中间集箱，管子顺逆流布置且流程较长，导致末再出低再与高再之间没有中间集箱，管子顺逆流布置且流程较长，导致末再出 口不同管子的温度偏差较大，再热器管屏固定吊点较多，可能导致部分再

22、口不同管子的温度偏差较大，再热器管屏固定吊点较多，可能导致部分再 热器管子冷热态发生前后方向的偏转变形，迎烟侧第热器管子冷热态发生前后方向的偏转变形，迎烟侧第1 1根管受热条件特殊根管受热条件特殊 ，管子形变量也相对较大；，管子形变量也相对较大； u 启停次数及升降温速度对异种钢接头疲劳也有较大影响；启停次数及升降温速度对异种钢接头疲劳也有较大影响； u 个别裂纹发生在个别裂纹发生在t91t91侧焊缝热影响区，且发现焊缝热影响区及母材存在过侧焊缝热影响区，且发现焊缝热影响区及母材存在过 热现象，经分析是由于该接头焊后热处理温度偏高或热处理时间过长导致热现象，经分析是由于该接头焊后热处理温度偏高

23、或热处理时间过长导致 的。的。 治理措施：治理措施： u 将异种钢接头移至顶棚上方。将异种钢接头移至顶棚上方。 异种钢接头早期失效的问题 哈锅引进日本三菱技术超超临界锅炉 末再入口末再入口12cr1mov/tp347h12cr1mov/tp347h异种钢异种钢 接头断裂失效接头断裂失效 末再入口集箱管座角焊缝开裂泄末再入口集箱管座角焊缝开裂泄 漏漏 末再中间吊挂管固定块焊缝撕裂末再中间吊挂管固定块焊缝撕裂 较频繁较频繁 某电厂立式低温再热器某电厂立式低温再热器 12cr1mov/tp347h12cr1mov/tp347h异种钢接头多次异种钢接头多次 断裂失效断裂失效 末再入口末再入口12cr1

24、mov/tp347h12cr1mov/tp347h异种钢接头断裂异种钢接头断裂 20112011年年1 1月月2626日，日，#2#2炉末再进口左数第炉末再进口左数第2525排炉前排炉前 数第数第1010根（简记为根（简记为25-1025-10，下同）入口连接管，下同）入口连接管 12cr1mov/tp347h12cr1mov/tp347h异种钢焊接接头沿异种钢焊接接头沿12cr1mov12cr1mov侧侧 焊缝熔合线断裂焊缝熔合线断裂 20112011年年7 7月月7 7日，日，#2#2炉末再进口炉末再进口25-425-4号管异种钢号管异种钢 接头沿接头沿12cr1mov12cr1mov侧焊

25、缝熔合线断裂，扩大检查侧焊缝熔合线断裂，扩大检查 发现另有发现另有5 5只（只（7-97-9、24-924-9、41-1041-10、44-1044-10、69-69- 1010）焊缝外壁熔合线存在裂纹。）焊缝外壁熔合线存在裂纹。 20122012年年2 2月，月，#3#3炉临修时检查发现末再进口一只炉临修时检查发现末再进口一只 异种钢接头沿异种钢接头沿12cr1mov12cr1mov侧焊缝熔合线开裂。侧焊缝熔合线开裂。 异种钢接头早期失效的问题 末再入口集箱管座角焊缝开裂泄漏末再入口集箱管座角焊缝开裂泄漏 20102010年年2 2月月4 4日，日，2 2炉末级再热器入炉末级再热器入 口联箱

26、左数第五排前数第口联箱左数第五排前数第3 3、第、第4 4根根 管子发生泄漏；管子发生泄漏； 20102010年年5 5月月4 4日，日，2 2炉末级再热器入炉末级再热器入 口联箱炉右第口联箱炉右第1111排前数第排前数第3 3、第、第4 4根根 管子泄漏。接管角焊缝发生泄漏，管子泄漏。接管角焊缝发生泄漏， 对联箱筒体造成深约对联箱筒体造成深约15mm15mm的冲蚀损的冲蚀损 伤。伤。 20112011年年9 9月月1717日，日，#2#2炉高再进口集箱炉高再进口集箱 中部某排炉前第中部某排炉前第2 2根管座角焊缝上半根管座角焊缝上半 圈沿熔合线开裂，吹损附近的其他圈沿熔合线开裂，吹损附近的其

27、他 管子，并进而导致集箱筒体和吊杆管子，并进而导致集箱筒体和吊杆 严重吹损。严重吹损。 某电厂#1炉立式低再异种钢接头失效历次情况介绍 省煤器悬吊管省煤器悬吊管sa-210c 518.5 12cr1mov ，63.55.5 sa-213 tp347h ， 63.53.5 12cr1mov ，63.55.5 焊缝试样拉伸和弯曲试验：焊缝试样拉伸和弯曲试验： 4 4只拉伸试样，只拉伸试样，3 3只断在只断在12cr1mov12cr1mov侧侧 母材，母材，1 1只断在只断在tp347htp347h侧焊缝熔合侧焊缝熔合 线，均没有断裂在线，均没有断裂在12cr1mov12cr1mov侧熔合侧熔合 线

28、（即最容易发生失效的奥氏体线（即最容易发生失效的奥氏体- - 铁素体异质界面上）；铁素体异质界面上）； 分析可能是由于拉伸试验在单轴应分析可能是由于拉伸试验在单轴应 力下进行，与炉管受到的实际应力力下进行，与炉管受到的实际应力 状态（多轴应力）有一定差异，加状态（多轴应力）有一定差异，加 上拉伸试样的尺寸较小，未能反映上拉伸试样的尺寸较小，未能反映 实际接头的复杂受力状态，所以断实际接头的复杂受力状态，所以断 裂部位发生了转移。裂部位发生了转移。 异种钢接头早期失效的问题 12cr1mov/tp347h异种钢接头金相分析 焊接接头金相组织显示：焊接接头金相组织显示： 低合金钢侧熔合区域为很明显

29、的分界线，且界面两侧分布有厚度不均（低合金钢侧熔合区域为很明显的分界线，且界面两侧分布有厚度不均（10 10 5050m m）的）的黑色增碳层；黑色增碳层； 12cr1mov12cr1mov侧热影响区靠近焊缝熔合线附近有淬硬马氏体组织。侧热影响区靠近焊缝熔合线附近有淬硬马氏体组织。 显微硬度检测：增碳层区域达显微硬度检测：增碳层区域达360360390hv0.2390hv0.2， 淬硬区为淬硬区为290hv0.2290hv0.2左右，左右， 焊缝为焊缝为207207220hv0.2220hv0.2。 12cr1mov侧熔合线清晰熔合界面及局部增碳 增碳区域的放大 奥氏体/铁素体异种钢接头失效的

30、共性特征 均沿铁素体钢侧焊缝熔合线（异质界面）扩展断裂，少数为均沿铁素体钢侧焊缝熔合线（异质界面）扩展断裂，少数为t91/t92钢钢 侧焊缝热影响区开裂；侧焊缝热影响区开裂； 失效的异种钢接头一般距离相对固定死点或弯头（变排失效的异种钢接头一般距离相对固定死点或弯头（变排s弯管、顶升弯管、顶升s 弯或集箱短管弯头）较近；弯或集箱短管弯头）较近； 从附近管子吹损情况判断的起裂方向有一定规律可循，分析一般与热从附近管子吹损情况判断的起裂方向有一定规律可循，分析一般与热 态时管子附加弯矩产生的最大拉应力方向吻合。态时管子附加弯矩产生的最大拉应力方向吻合。 异种钢接头早期失效的问题 奥氏体/铁素体异种

31、钢接头失效原因总结 异种钢接头自身存在薄弱环节是异种钢接头相对容易失效的基本原因。异种钢接头自身存在薄弱环节是异种钢接头相对容易失效的基本原因。几几 乎所有异种钢接头均在铁素体一侧的熔合区断裂，说明断裂与熔合区这一乎所有异种钢接头均在铁素体一侧的熔合区断裂，说明断裂与熔合区这一 狭窄区域的微观结构有密切关系。熔合区存在硬度较高的马氏体过渡层和狭窄区域的微观结构有密切关系。熔合区存在硬度较高的马氏体过渡层和 增碳层。增碳层。 异种钢接头失效的另一个根本原因是其受力状态。异种钢接头失效的另一个根本原因是其受力状态。异种钢接头如承受过大异种钢接头如承受过大 的多向应力、弯曲应力，特别是交变的弯曲应力

32、极易导致异种钢接头发生的多向应力、弯曲应力，特别是交变的弯曲应力极易导致异种钢接头发生 应力疲劳失效。应力疲劳失效。 焊接缺陷对异种钢接头的失效有一定影响，但不是决定因素，关键看其是焊接缺陷对异种钢接头的失效有一定影响，但不是决定因素，关键看其是 否与最大应力方向重合。否与最大应力方向重合。 异种钢接头早期失效的问题 防治措施： 1）尽可能避免采用异种钢接头尽可能避免采用异种钢接头 2）改善熔合区组织）改善熔合区组织（增加过渡层、控制焊接规范、进行必要的焊后热增加过渡层、控制焊接规范、进行必要的焊后热 处理处理） 3）改善接头受力状况）改善接头受力状况 对于重力等一次应力，可考虑采取对于重力等

33、一次应力，可考虑采取异种钢接头部位局部异种钢接头部位局部加强、异种加强、异种 钢接头尽可能远离固定死点及弯头等应力相对集中区域。钢接头尽可能远离固定死点及弯头等应力相对集中区域。 对于热膨胀等二次应力，可考虑采取对于热膨胀等二次应力，可考虑采取减小胀差、减小胀差、增加管子结构柔性增加管子结构柔性 、异种钢接头尽可能远离固定死点及弯头等应力相对集中区域、异种钢接头尽可能远离固定死点及弯头等应力相对集中区域。 异种钢接头早期失效的问题 附件焊接不规范导致拉裂 喷燃器风箱罩壳与水冷壁连接部位 附件焊接不规范导致拉裂 壁再固定连接块焊缝裂纹导致管子断裂泄漏 某300mw亚临 界汽包炉，一根 壁再管在运

34、行中 发生断裂 原因之一：定 位块焊缝端部存 在应力集中缺陷 裂纹 裂纹 断口附近的其他壁再管连接焊缝端部也发现裂纹 附件焊接不规范导致拉裂 壁再固定连接块焊缝裂纹导致管子断裂泄漏 原因之二：附加 应力 前墙壁再炉左起 的67组（约40根左 右）管子波浪变形波浪变形 壁再管屏与水冷 壁间可能存在膨胀膨胀 受阻受阻问题拉伸应 力外和交变附加弯 曲应力。促使应 力集中的固定连接 焊缝端部焊趾部位 产生裂纹并逐步扩 展 最终导致管子 断裂失效。 前墙左侧区域的壁再管波浪变形严重 附件焊接不规范导致拉裂 渣斗水封板吊耳焊缝拉裂泄漏 壁再的分隔屏定位管夹持套管固定角焊缝开裂壁再的分隔屏定位管夹持套管固定

35、角焊缝开裂 某上海锅炉厂生产的亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉。型号为某上海锅炉厂生产的亚临界、一次中间再热、控制循环汽包炉。型号为sg- 1025/17.47-m873。2011年年12月大修结束时进行的水压试验时，发现墙再的分隔月大修结束时进行的水压试验时，发现墙再的分隔 屏定屏管夹持套管焊缝内侧泄漏，扩大检查发现除屏定屏管夹持套管焊缝内侧泄漏，扩大检查发现除#7、#8外，其它夹持套管焊缝外，其它夹持套管焊缝 都存在穿透性裂纹都存在穿透性裂纹 。 壁再管：壁再管：12cr1mov，规格，规格544.5；夹持套管：；夹持套管：1cr18ni9ti，规格，规格8916。 分分4组，共组，共

36、8根。根。 不易检查的附件角焊缝根部拉裂 原因分析：原因分析： 膨胀系数差异及管壁温度差异导致存在较大胀差应力膨胀系数差异及管壁温度差异导致存在较大胀差应力 ； 壁再管与外套管壁厚差距大，强度和刚度差异大；壁再管与外套管壁厚差距大，强度和刚度差异大； 异种钢焊缝异质界面薄弱；异种钢焊缝异质界面薄弱； 角焊缝根部应力集中；角焊缝根部应力集中； 管屏晃动撞击导致的金属疲劳。管屏晃动撞击导致的金属疲劳。 对策措施：对策措施： 取消类似结构的套管连接角焊缝取消类似结构的套管连接角焊缝 不易检查的附件角焊缝根部拉裂 中再高冠梳形板密封焊缝根部裂纹中再高冠梳形板密封焊缝根部裂纹 某东方锅炉厂生产的亚临界、

37、一次中间再热自然循环锅炉。某东方锅炉厂生产的亚临界、一次中间再热自然循环锅炉。 型号为型号为dg 1025 / 18.2 -4。2011年年12月大面积换管检修月大面积换管检修 结束后的水压试验时，发现多只中再出口的高冠梳形板密结束后的水压试验时，发现多只中再出口的高冠梳形板密 封焊缝内侧泄漏，扩大检查发现同类焊缝开裂较普遍封焊缝内侧泄漏，扩大检查发现同类焊缝开裂较普遍。 中再出口管：中再出口管：15crmo，规格，规格604。梳形板厚度。梳形板厚度3mm。 不易检查的附件角焊缝根部拉裂 高冠梳形板密封焊缝根部裂纹高冠梳形板密封焊缝根部裂纹 异物堵塞 某480t/h锅炉的后屏过热器因异物堵塞在

38、运行约八千小时 后发生过热爆管 检修控制不当导致异物进入汽水系统：检修控制不当导致异物进入汽水系统： 某某660mw超超临界锅炉检修大面积割管清理氧化皮，启动发生末过爆管，检查发超超临界锅炉检修大面积割管清理氧化皮，启动发生末过爆管，检查发 现末过节流孔处发现金属刨花、切割熔渣、氧化皮等异物现末过节流孔处发现金属刨花、切割熔渣、氧化皮等异物 异物堵塞 #1#1炉中修结束后，即发现末过部分管子超温，超温的管子均炉中修结束后，即发现末过部分管子超温，超温的管子均 分布在中部管屏；分布在中部管屏； 爆管后节流孔检查的结果也证实末过中部管屏的部分管子节爆管后节流孔检查的结果也证实末过中部管屏的部分管子

39、节 流孔取出异物较多；流孔取出异物较多； 从外观上看，绝大部分取出的刨花较新，且经光谱分析，成从外观上看，绝大部分取出的刨花较新，且经光谱分析，成 分与分与s30432s30432材料成分接近；材料成分接近； 爆管后采用磁性检测技术对后屏和高过下弯头进行氧化皮堆爆管后采用磁性检测技术对后屏和高过下弯头进行氧化皮堆 积检测，均未发现大量氧化皮堆积的信号。积检测，均未发现大量氧化皮堆积的信号。 分析中修后末过超温爆管与中修时氧化皮清理割管工艺管控分析中修后末过超温爆管与中修时氧化皮清理割管工艺管控 不严，导致金属刨花等异物进入系统，启机后随汽流来到末不严，导致金属刨花等异物进入系统，启机后随汽流来

40、到末 过入口集箱中部，进入位于集箱底部的管孔，在节流孔处集过入口集箱中部，进入位于集箱底部的管孔，在节流孔处集 聚，加上随后过来的氧化皮继续集聚，导致部分管子蒸汽流聚，加上随后过来的氧化皮继续集聚，导致部分管子蒸汽流 通受阻，导致超温爆管。通受阻，导致超温爆管。 异物堵塞 #2炉末过入口节流孔取出的异物照片 异物堵塞 多孔性非金属碳化物的来源分析 馒头面包类碳氢化合物经高温后形成的多孔性碳化物；馒头面包类碳氢化合物经高温后形成的多孔性碳化物； 末过节流孔异物清理切割的管子与爆漏和过热的管子并不对末过节流孔异物清理切割的管子与爆漏和过热的管子并不对 应；应； 推断：末过推断：末过27-1527-

41、15号管节流孔异物割管清理后，焊接过程中施号管节流孔异物割管清理后，焊接过程中施 工人员违规使用了馒头面包代替了易溶纸，在随后的焊后热工人员违规使用了馒头面包代替了易溶纸，在随后的焊后热 处理过程中，馒头面包发生碳化并碎裂。当机组启动时，由处理过程中，馒头面包发生碳化并碎裂。当机组启动时，由 于该管孔被异物堵塞通流受阻，但管口外面的高速汽流使管于该管孔被异物堵塞通流受阻，但管口外面的高速汽流使管 口内外形成压差，使管孔内的异物进入联箱，再重新进入到口内外形成压差，使管孔内的异物进入联箱，再重新进入到 附近其他管孔并滞留在节流孔处，加上随后从后屏带过来的附近其他管孔并滞留在节流孔处，加上随后从后

42、屏带过来的 氧化皮继续集聚，导致部分管子蒸汽流通受阻，导致超温爆氧化皮继续集聚，导致部分管子蒸汽流通受阻，导致超温爆 管。管。 异物堵塞 2011年年10月月14日，某电厂日，某电厂#1、#2机组因线路改造机组因线路改造 双停机会均安排双停机会均安排c级检修，检修期间对级检修，检修期间对#1、#2炉炉 后屏、末过、末再管屏下弯头进行氧化皮堆积检后屏、末过、末再管屏下弯头进行氧化皮堆积检 查，发现查，发现#1炉部分末级过热器管（炉部分末级过热器管（13根）和个别根）和个别 末再管子（末再管子（1根）的下弯头存在氧化皮堆积现象根）的下弯头存在氧化皮堆积现象 ，#2炉则只在末再发现炉则只在末再发现1

43、根堆积量达到根堆积量达到1/3以上，以上， 对以上管子进行割管清理后。对以上管子进行割管清理后。 #1机组于机组于11月月10日启机，启机后发现后屏和末过日启机，启机后发现后屏和末过 有几点壁温超温，初步分析存在异物堵塞的可能有几点壁温超温，初步分析存在异物堵塞的可能 。 2011年年11月月16日，因日，因#1炉省煤器管泄漏被迫停机炉省煤器管泄漏被迫停机 。电厂利用检修机会，对后屏和末过节流孔异物。电厂利用检修机会，对后屏和末过节流孔异物 进行了检查清理。进行了检查清理。 2011年年11月月23日日#1炉炉18：20再次点火，再次点火，24日日1： 36并网。并网。25日日21：00发现发

44、现#1炉炉9、17、18、20泄泄 漏报警值偏高，漏报警值偏高，26日凌晨日凌晨1：30确认锅炉泄漏，确认锅炉泄漏，3 ：26打闸停机。打闸停机。 异物堵塞 节流孔及集箱内取出的异物照片 内窥镜检查发现异物堵塞入口集箱管孔 取出的异物照片 异物堵塞 防范措施：防范措施： 完善检修管理制度；完善检修管理制度； 重点落实中间关键节点的检查程序；重点落实中间关键节点的检查程序； 建立责任奖惩机制；建立责任奖惩机制； 抢修时必须检查到位，不能存在侥幸心理。抢修时必须检查到位，不能存在侥幸心理。 异物堵塞 异物堵塞 东方锅炉厂生产某型号 亚临界参数汽包炉屏式 再热器和高温过热器多 次发生过热爆管，最后

45、均在再热器和过热器入 口联箱中发现异物，最 后查明为减温器内衬套 拼接焊缝采用了衬环结 构，但经过长期高温运 行后，该衬环碎裂脱落 ，堵塞了部分集箱管孔 ，导致管子过热爆管的 发生。 氧化皮剥落超温爆管 超高压参数锅炉氧化皮爆管案例 某电厂# 3炉系上海锅炉厂制造的sg-435/13.7-m768 型超高压、中间再热、自然循环、中间储仓式汽包 炉。#3机组自2003年2月18日正在投入商业运行以来 已累计运行约5万多小时。 2011年4月2日，#3机组停机进行小修；4月19日#3机 组结束小修，23：45锅炉点火；4月27日20：30运行 发现#3炉锅炉受热面管泄漏，23：31锅炉熄火停机 。

46、5月3日，#3机组启机，5月8日，高过再次泄漏停 机。 高温过热器布置在炉膛出口折焰角上方，共104屏， 每屏由3根蛇形管排组成（见图1）。管子规格为 386，进口段材料为12cr1mov,出口段材料为钢 102。 爆漏部位 氧化皮剥落超温爆管 第一次爆管现场情况： 现场检查发现爆管发生在高温过热器进口段左侧数第18屏外向内第2根（简记18-2， 下同）和21-2下弯头迎风面胀粗开裂，爆口开口较小，此外还发现16-2、24-2下弯 头的相同部位也发现树皮纹，以上管子的外壁氧化皮均有斑驳迹象，具有长期过热 爆管特征。 电厂对高过第1624屏及其两侧附近区域进口段下弯头的管子进行局部更换，更换 范

47、围视外壁氧化皮剥落严重情况定，并同时检查下弯头有无氧化皮等异物堆积，一 旦发现氧化皮应扩大下弯头氧化皮堆积检查。然而电厂因发现16-2出口段管子氧化 皮剥落严重而更换下弯头时发现较多氧化皮堆积，但未引起足够重视，因此错失了 及时扩大检查的机会。 第二次爆管现场情况： 刚刚更换的24-2进口段下弯头迎风面再次胀粗开裂泄漏，同时发现18-2、21-2的相 同部位也有胀粗开裂现象。这与第1次过热泄漏的部位完全吻合，由于这几个弯头 均是上次爆管抢修更换的新弯头，因此怀疑这几根管路有异物堵塞，建议电厂对相 应的过热器管下弯头及高过进口集箱内部进行检查 氧化皮剥落超温爆管 某电厂# 4炉系上海锅炉厂制造的

48、sg-435/13.7-m768型超高压 、中间再热、自然循环、中间储仓式汽包炉。#4机组自2003 年5月15日正在投入商业运行以来已累计运行约6万3千多小时 。 2011年10月15日，#4机组停机检修；11月10日检修结束，11 月11日6：42#4机组并网；12月8日15：40左右运行发现#4炉 锅炉受热面管泄漏，21：43打闸停机。 爆漏部位 图1 高过爆管部位示意图 图2原始爆口位置照片 氧化皮剥落超温爆管 高过右数25排内圈管（爆漏管）出口段 管子表面氧化皮剥落 管子变色且外 壁局部氧化皮 剥落 高过右数75屏出口段内圈管变色照片 右数右数93屏出口屏出口 段内圈管子变段内圈管子

49、变 色色 高过右数93屏出口段内圈管变色照片 右数右数87屏入口屏入口 段内圈管子变段内圈管子变 色色 高过右数87屏入口段内圈管变色照片 图9 2011年11月11日启机运行参数曲线截屏图 6：42并网，7：05 ：22，机组负荷为 12mw，二级减温水 调门开度瞬间从0至 24，至7：06：53， 二减后汽温从372 突降至247，降温 速度大于80/min ，且之后的一段时 间内，二减后汽温 多次反复变化，有 可能导致高过管子 部分内壁氧化皮的 脱落 氧化皮剥落超温爆管 图6（t23管内壁） 氧化皮剥落超温爆管 材料种类材料种类 氧化膜厚度氧化膜厚度 运行温度运行温度 氧化膜结构氧化膜结

50、构 介质成分介质成分 氧化膜成分氧化膜成分 氧化膜与基体的氧化膜与基体的 结合能结合能 温度变化幅度和速率温度变化幅度和速率 管内因素管内因素 应力应力 管外因素管外因素 膨胀差膨胀差 运行时间运行时间 锅炉氧化皮生成和剥落的影响因素之间的关系 氧化皮剥落超温爆管 锅炉氧化皮问题是一个长期困扰的世界性难题，是一个系统问锅炉氧化皮问题是一个长期困扰的世界性难题，是一个系统问 题，不能孤立的看待题，不能孤立的看待 锅炉氧化皮问题符合自然辩证法关于事物发展的三大规律：即锅炉氧化皮问题符合自然辩证法关于事物发展的三大规律：即 对立统一规律、量变到质变规律、否定之否定规律对立统一规律、量变到质变规律、否

51、定之否定规律 锅炉氧化皮问题影响因素众多，且相互影响、相互促进；且随锅炉氧化皮问题影响因素众多，且相互影响、相互促进；且随 着时间等因素变化后，矛盾的主要方面会发生转移；着时间等因素变化后，矛盾的主要方面会发生转移； 内壁氧化膜结构状态、厚度、氧化膜与基体结合力、内外层氧内壁氧化膜结构状态、厚度、氧化膜与基体结合力、内外层氧 化膜间孔隙率等是氧化皮剥落的内因；化膜间孔隙率等是氧化皮剥落的内因； 由于温度变化速率导致氧化膜与基体之间以及内外层氧化膜之由于温度变化速率导致氧化膜与基体之间以及内外层氧化膜之 间的应力是外因；间的应力是外因； 外因通过内因起作用；外因通过内因起作用； 考虑氧化皮影响因

52、素应全面，而不能片面地机械地认识。考虑氧化皮影响因素应全面，而不能片面地机械地认识。 锅炉高温受热面管内壁氧化皮剥落的问题 垂直水冷壁节流孔处氧化铁沉积导致过热爆管案例1 腐蚀沉积的危害 垂直水冷壁节流孔处氧化铁沉积导致过热爆管案例2 某600mw超超临界机组运行约1.2万小时，2010年8月7日，发现 水冷壁中间集箱入口管壁温有多点超温，个别点壁温甚至达到 530。坚持运行至9月5日，右侧墙前数第310和311根管爆漏，割 多根节流短管检查，发现普遍存在节流孔内壁结垢导致孔径减小的 问题。对节流孔采用超温浸泡酸洗处理后，水冷壁中间集箱入口前 的壁温普遍降到420以下。 腐蚀沉积的危害 原因分

53、析： 当锅炉给水采用除氧运行方式时，低于300的炉前水系统会发 生流动加速腐蚀（facc），导致给水铁离子含量升高； 当温度升高到一定温度后，fe(oh)2又转化成fe2o3沉积下来； 节流孔处由于流速变化压力变化大，导致超临界水中铁离子溶 解度急剧变化，因而fe2o3在节流孔处较快的沉积，逐渐堵塞节 流孔。 防治建议： 严格控制炉水铁离子含量，一般要求炉水铁离子含量不超过； 监视省煤器压降及水冷壁中间集箱入口管壁温变化趋势，如果 省煤器压降明显增大或水冷壁壁温有升高趋势，建议对壁温较 高区域的水冷壁节流孔进行检查； 建议采用锅炉给水加氧运行方式。 腐蚀沉积的危害 腐蚀 向向 火火 背背 火火

54、 某135mw机组锅炉水冷壁2号角喷燃器下方9米标高鳍片与密封加固板端角处 拉裂，同时发现鳍片焊缝、密封加固板连接焊缝对应位置以及向火侧水冷壁 管内壁发现大量微裂纹。 腐蚀 电厂反馈近10年未进行酸洗，但停炉保养和运行中使用十八胺和二甲基 酮肟等药品。分析可能存在过量使用十八胺和二甲基酮肟使炉水中铜含量明 显超标，进而使铁基的水冷壁管与铜离子发生置换反应，产生腐蚀。 二甲基酮肟可降低给水的含铁量，防止锅炉因形成氧化铁沉积物而引起 金属管过热和腐蚀损坏，同时，二甲基酮肟对沉积在管道、省煤器等处的铜 的腐蚀产物有清洗作用，这就是在二甲基酮肟使用初期，炉水铜的含量会明 显升高的原因。 腐蚀 某300

55、mw机组低温再热器管内壁腐蚀 腐蚀 某某135mw机组汽包加药管汽机组汽包加药管汽 包入口前管段内壁凿槽腐蚀包入口前管段内壁凿槽腐蚀 怀疑与加药运行方式或阀门内漏有关 冲灰时机不当导致尾部受热面管外壁腐蚀 腐蚀 弯头下半部 腐蚀较严重 局部腐蚀减 薄导致断裂 局部腐蚀严 重 省煤器下方烟道支撑管局部锈蚀严重或断裂 机炉外管问题 机炉外管道容易出现的问题： 汽水两相流管子的汽蚀和热疲劳问题汽水两相流管子的汽蚀和热疲劳问题 疏水管道弯头及阀后管道内壁冲刷减薄； 炉顶高温蒸汽管道、联箱的放空气、仪表、取样管孔处因 冷凝水回流导致的热疲劳； 高温蒸汽管道、联箱的疏水管孔、疏水集罐内壁的热疲劳 不锈钢温度测点异种钢焊缝裂纹问题不锈钢温度测点异种钢焊缝裂纹问题 小管膨胀不畅或振动导致的应力疲劳小管膨胀不畅或振动导致的应力疲劳 疏水