超临界机组后竖井前包墙爆管原因分析

超临界机组后竖井前包墙爆管原因分析摘要火电厂锅炉安全运行是影响电站运行可靠性的主要因素。尤其是，锅炉受热表面的损坏对机组的安全运行影响最大，这是火电厂常见的事故，通常占设备故障的60％-70％。由于设计，制造，安装，操作，维护和管理问题以及高温，高压，腐蚀和腐蚀导致的长期退化，由于爆炸和锅炉加热表面损坏而导致的停机次数管道更多其他设备。只有抓住各类受热面爆管的表面特征，组织特征，材料变质，内外壁结垢，腐蚀和疲劳等特点，才能有针对性地进行检测和检查，以找到有效的管理和技术控制措施，提高机组运行的可靠性，确保电网稳定运行和经济运行。本文对不同工况下的受热面管道（包括过热器，再热器，水冷壁和省煤器）进行失效分析，使用宏观检查、壁厚测量、硬度测试、组成分析和室温拉伸、广泛的测试、金相观察、扫描电子显微镜等分析方法，综合分析和研究受热表面管材的成分，力学性能，显微组织。关键词：锅炉的炉子受热量面管路；失效类型；分析目录TOC\o"1-3"\h\u2277摘要 22538I13820目录 18227II10970第一章绪论 第一章绪论1.1问题的提出及研究意义火力发电厂供热面的失效是安全生产的敌人。随着大容量高温高压机组相继投入使用，电网对大机组的安全性提出越来越高的要求，锅炉是发电的主要设备之一。锅炉设备的运行可靠性会影响电厂乃至整个系统的安全运行，有许多锅炉设备事故，特别是过热器，再热器，水冷壁和节能锅炉以及加热表面管爆炸是最突出的。尽管专业技术人员为防止加热锅炉管道泄漏做大量工作并取得一定成果，但受热面管道爆炸尚未得到有效控制，停在管道后面更换需要大量的时间，人力和物力资源，尤其是对于大容量，高参数的单位造成重大经济损失。在这项研究工作中，通过大量实例，对各种不合格的加热面进行综合分析。研究它们的失效特性，总结失效类型以及受热表面管失效的原因。本文的研究成果将快速准确地分析今后加热管表面失效分析失效的原因，为有针对性的监督检查工作提供依据和参考，确保机组进行寿命评估时的安全性和旧机组的安全评估，提高经济效益等方面发挥积极作用。1.2国内外的研究现状目前，虽然已经进行许多研究来防止锅炉表面从受热表面泄漏，但很多研究集中在某种类型的故障分析上。没有对加热表面管失效类型的综合分类分析，因此无法完全抓住受热表面。管道的失效的机制，失效特征和失效原因，不利于综合分析判断。关于加热地面管道的监督检查方法，大部分电厂仍处于抗磨，防爆和外观检查状态，越来越不能满足其需求。在国外，锅炉管道的泄漏也是锅炉设备中的一个突出问题。据统计，锅炉管道的泄漏一直是北美30年来的头号问题。过去十年爆炸的原因是：长期过热，蠕变损坏，腐蚀疲劳，飞灰磨损，缺氧腐蚀，氢脆，碱性腐蚀，吹灰器腐蚀和烟气侧腐蚀。重复爆管发生比例较高，另外，因为使用低NO,燃烧器造成的水冷壁烟气侧腐蚀减薄爆漏比例也显著上升。美国锅炉管研究始于20世纪70年代末。对火电厂受热表面管道的爆炸和泄漏机理进行广泛和深入的研究。它分为20多种不同类型，其中炉管与水接触的失效分为：腐蚀疲劳、飞灰磨损、氢损、酸性磷酸盐腐蚀、腐蚀槽、烟气侧腐蚀、超临界锅炉水低温蠕变、化学清洗损伤、水冷管腐蚀、煤颗粒侵蚀、锌残留损伤、酸露点腐蚀。蒸汽暴露于炉管故障：长时间过热/蠕变、烟气侧腐蚀、异种钢焊接接头失效、短期过热、应力腐蚀、过热器再热器吹灰器腐蚀、疲劳、机械损伤、石墨化、点蚀、化学清洗损坏、有修理损坏、材料缺陷、焊接缺陷。强调循环化学与炉管爆炸的密切关系，必须根据实际情况选择合适的水处理技术，控制铁离子和铜离子，控制水垢量，控制漏水量冷凝器。近年来，国外已经开发出大量的检测技术，如内墙尺度检测和寿命评估等。例如，电磁波传感器系统是世界上先进的无损检测技术。使用电磁方法激发超声波的原理能够有效地检测材料的表面和内部缺陷，而无需耦合。脉冲涡流技术可以检测供水管道的腐蚀，而无需清理管道的绝缘层。可以通过测量脉冲电流产生的磁场来测量管道的壁厚和腐蚀。机器人检测可用于检测危险和难以到达的区域。近年来，声发射技术取得长足的进步，克服传统无损检测的缺陷，获取运行缺陷的动态信息，利用声发射监测轴承装置，检测结构材料中的“动态”缺陷。并定位。没有必要像传统检测方法一样逐个检测，而是依赖于有限数量的“固定”传感器，并且可以评估整个设备的完整性并确定是否存在裂纹或泄漏。具有劳动强度低，操作简便，效果可靠等优点。在加拿大进行一项关于将声发射技术应用于锅炉管泄漏检测的研究，美国也正在制定泄漏检测测试标准。另外，还有一个炉子泄漏监测装置。意大利国家电力研究院使用一种将热电偶嵌入高温加热表面管的壁表面金属的方法。它可以测量不同高度的壁金属真实温度，为操作人员提供准确的操作，可靠的依据，从而有效防止受热面管过温运行。随着西方国家对单位体积污染物排放的严格要求和单位经济要求的提高，对高合金钢和新型不锈钢材料的研究也处于世界领先地位。已经开发P92，P122，NFl2，HT91、HCM12、SS304M和SS347等新钢种，并已被广泛应用。锅炉受热面失效的机制研究，采用的检测方法和新型异物材料的广泛使用等方面均取得较大进展。目前，中国的地暖管道检测维护方法还比较落后，资金有限。在这种情况下，要求工作人员在锅炉受热面管道的检测，故障分析和监督管理中具有较高的检测技术。分析和判断能力可以快速准确地检测和分析加热地板管道，并指导维护，更换和监督。锅炉受热面泄漏的原因，机理和途径多种多样，涉及锅炉、化工、金属、热工等设计，制造、安装、调试、运行、维护、保养等方面。由于其性质和复杂性，造成受热表面管泄漏的许多因素不能像电池参数那样在线检测。在单元操作过程中很难找到。即使在检查和修理期间，也不能完全检查和处理。爆炸和泄漏的原因和发展是隐藏的。尽管监测锅炉受热面管道失效的成熟方法已经成熟，但国内大部分企业绝大部分设备和设备滞后，检测手段尚不完善。为适应这种情况，他们也可以让分析师快速解决问题。热管失效分析和判断。本文在大量文献分析和现场事故总结的基础上，将加热面管道的失效分为应力断裂，腐蚀，疲劳，磨损和质量控制失效五种失效模式，使失效分析工作更加直观、方便，而且更客观、更强。1.3本文研究内容本文的主要内容如下:(I)研究分析各个类型爆管的失效特征，包括表面特征以及材质劣化的现象、内外壁具有结垢、腐蚀和疲劳的特征。(2)研究受热管面失效的原因。(3)总结的受热面管失效分析的步骤并研究受热面馆失效的原因。(4)对实际受热面管爆管的事故失效进行科学有效的分析。

第二章受热面管的失效形式研究锅炉受热表面管在高温，高压和腐蚀性介质中长时间运行。要求钢管材料具有足够的耐用强度，蠕变极限和耐久的断裂塑性，高抗氧化性和耐腐蚀性，良的的组织稳定性，良的的热加工性和良的的可焊性。过热量器和再热量器常用材料有：20G、15CrMo、12CrlMoV、10CrM0910、12Cr2MoVTiB、T91、SUS304、1Crl8Ni9n、SA312-TP304、SA312、TP304、SA213、TP347等。水的冷壁和煤炭器的常用材料有：20G和ST45．8等同级别的碳钢。为适应国内设备相对落后和检测手段不完善的现状，现场分析人员可以快速、方便地分析和判断受热面管失效。本文将受热表面管的失效分为应力断裂、腐蚀、疲劳、磨损、质量控制失误等五大失效。2.1应力量断裂应力量断裂分为：高温蠕变、短期过热量。异种钢焊接蠕交断裂。石墨变化。2.1.1高温蠕变锅炉的炉子受热量面管路在正常的设计温度和压力量下运行，其使用寿命能达10一15万小时以上面。但如果管路壁温度长期处于设计温度以上面而低于材料的下临界温度，则会发电力生碳变化物球变化。管路壁氧变化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，直至最终爆管路。管路子的使用寿命便短于设计寿命，超温程度越高，寿命越短，主要发电力生在高温过热量器管路，高温再热量器管路。但在不正常的运行状态下，在低温过热量器，再热量器，水的冷壁的向火力量侧均可发电力生高温蠕变。(1)失效的机理受热表面管在高温下的应力主要是由于过热蒸汽（或蒸汽）和过热蒸汽中的压力引起的管的切向应力。在这种压力下，管道的直径增加。当过热器管在正常设计应力和额定温度下运行时，管以对应于10-7mm/hr的量级的蠕变速率经历管的正常径向蠕变。当管道长时间过热时，由于工作温度的升高，即使管道上的应力不变，管道也会以更快的蠕变速度膨胀。蠕变加速与高温有关。随着温度升高，蠕变速率增加。因此，随着超温运行时间的增加，管道直径逐渐扩大，并逐渐形成晶间裂纹：晶间裂纹不断积聚并扩展为宏观轴向裂纹，高于室温。在正常压力下，爆破压力随着运行时间缩短而增加。蠕变晶间裂纹沿晶界发展，所以它们是曲折的。这是由于长期过热导致爆管的破裂是由这些弯曲的晶间裂纹引起的，所以断裂的断裂表面呈现粗糙，不均匀，宏观外观和钝边。蠕变是在一定的温度和应力下塑性变形随时间缓慢发生的现象。温度越高，压力越大，蠕变越快。蠕变可以用蠕变曲线表示，这是变形和时间之间的关系，如图2.1所示。图2.1蠕变曲线蠕变变形过程可以分为三个阶段。第一阶段ab是蠕变的不稳定阶段。金属以逐渐变慢的速度积聚塑性变形，蠕变速率非常高。第二阶段bc是一个稳定的蠕变阶段，其中金属以恒定的蠕变速率变形并且蠕变速率很小。第三阶段cd是蠕变的最后阶段。蠕变速度增加，直到d点破裂。在加热表面管的设计温度和应力下，少量蠕变对正常工作影响不大。原因是蠕变的第二阶段将持续很长时间。相反，如果温度和压力增加，第二阶段将受到很大影响。缩短将很快发生。在被加热的表面管的应力最高的最高肘部位置处，由于存在滑动层，晶粒变得更长，并且在高温作用下发生再结晶，并且在晶粒之间同时发生相对位移。在这个过程中，塑性变形和再结晶相互交替，晶粒之间的相对位移在晶界处产生蠕变孔。随着运行时间的增加，蠕变孔会聚并形成晶体。在蠕变微裂纹中，蠕变裂纹在连续蠕变过程中逐渐形成宏观裂纹。因此，裂纹附近常常存在许多轴向裂纹（裂纹也是裂纹之一）。这个裂缝与一些古树的树皮非常相似。根据他们的图像，可以想象，这些过热器管在长期过热引起的高温高压下会慢慢消耗“变形能力”和“年龄”。直到爆破过程。在长时间高温高压操作期间加热的表面管的组织特性的变化1、珠光体球变化和碳变化物聚集以12CrlMoV为例，钢的原始组织为铁素体+片状珠光体。在高温高压下，冶金结构随温度变化而变化，时间也随之变化，主要是珠光体。从形态变化来看，珠光体由片状变为球状，碳化物在晶界处长大生长，球化程度增加，相应的力学性能，合金元素分布，剩余寿命等也随之发生变化，球状发生。等级的增加也反映钢材性能的老化程度。2、合金元素在固溶体和碳化物之间重新分布在高温和高压操作过程中，合金元素在固溶体和碳化物之间重新分布。这种合金元素的转移必然会降低钢的长期极限。对于受热表面管道，当钢中Mo含量与钢中总Mo含量的比值大于一定值（例如12CrMoV钢高达65％）时，应扩大检查范围以增加相关测试和分析原因。制定安全措施。3、随着高温高压运行时间的增加，珠光体球化将降低钢的室温强度和屈服点。4、珠光体球化将降低钢的蠕变极限和连续强度。5、随着高温高压运行时间的增加，抗氧化性下降。温度越高，时间越长。气体介质中氧的分压越高，流速越快，金属氧化发展得越快。锅炉高温过热器和再热器只能使用腐蚀速率≤O.001mm/年的全面抗氧化材料。（3）失效的特征宏观特征：爆裂是一种粗糙的脆性断裂，具有较小的爆裂，粗糙的钝边，厚的管直径，外壁上的厚氧化皮以及内壁和外壁上的纵向裂纹。组织及性能特征：珠光体明显球化，碳化物偏析至晶界，合金元素由固溶体转变为碳化物，晶界上有蠕变孔，强度，断裂韧性和塑性材料减少。（4）失效的原因高温蠕变失效的原因很多，如材料或混合材料质量差，钢材使用不当，管道堵塞，工作条件不合理，超载等;火灾时操作不当，管壁内部污染严重，导热性差。等待。（5）预防措施防止高温蠕变的措施包括：增加一个壁温测量点来测量工作温度;加强对过热器和再热器的金属监督;将监测部分设置在热负荷较大的管段中;定期测量管道的壁厚并抓住管道的直径扩大;定期切割管子以进行结构的性能测试，并替换已发现的老化材料的老化管子。2.1.2短期过热在锅炉的加热表面运行期间，由于冷却条件的恶化，壁的温度急剧升高，会在很短的时间内有一个爆管。（1）失效机制短期过热失效意味着锅炉或过热器的壁温在短时间内突然升高，有时达到管钢下的临界点。即使达到临界点Ac3以上的温度，管子也会在这样高的温度下工作，其拉伸强度将在很短的时间内急剧下降。此时，加热表面会在介质的压力下进入管内。火侧的第一温度首先塑性变形。当管子爆破时，由于管子中介质对热管壁的冷却作用，在爆破孔的微观结构中出现相变或不完整的十字形微结构，并且热表面被加热。管失效模式的研究导致管性能的一系列变化。（2）失效的特征宏观特征：在爆破过程中，爆破口较大，呈喇叭状。爆炸的锋利边缘尖锐而薄弱。破裂的表面更光滑和撕裂。管子离爆破口不远;当爆管内壁由于爆管爆裂而迅速撞击蒸汽或空气混合物时，非常光滑，管道弯曲变形，外壁氧化不明显。组织和性能特点：根据不同的过热温度，爆炸的冶金结构往往是硬化结构或铁素体加硬化结构，钢的强度大大降低，爆炸硬度显着高于其他部分。可以清楚地看到，由于过热温度不同，爆管的短期过热和长期过热明显不同。在一定的内压下，当温度过低时，当钢的强度高时，只发生蠕变变形，表明整个管爆破过程需要很长时间，并成为一个长期的过热爆管。当超温温度水平高时，钢的强度因此较低，并且当能够产生相对快速的拉伸变形时，整个管爆裂过程的特征在于非常短的时间并且变成短期的过热爆管。(3)失效原因短期过热失效的原因很多。有物质滥用。炉内局部热负荷过高。如果燃烧方法不合理，发生火灾时，消防中心将发生偏转。蒸汽循环不良，异物会堵塞管道，如焊接，焊渣，眼球等。床单或工具等不均匀分布的软饮料，不正常的循环，不均匀的蒸汽流量，低蒸汽速度或蒸汽-水层；过多的内壁污垢或过量的腐蚀产物如氧化铁，氧化铜和其他杂质沉积在水冷壁的蒸发部分，进入过热器的饱和蒸汽将含有水，这将导致结垢，壁污染会影响传热并增加壁温；温度控制，温度调节不准确等原因。结果，加热的表面管短时间爆炸，以致受热量面管路发电力生短时过热量爆破。(4)防治措施防止受热量面管路的短时过热量采取的主要措施有：稳定运行工况，防止锅炉的炉子缺水；去除异物，防止局部堵塞；定期进行变化学清洗，清除管路内壁沉积物；改善炉子内燃烧，改进受热量面的布置和数量，使汽水的分配循环合理；防止错用材质。2.1.3异种钢焊接蠕变断裂在大型机组中，为提高过热器和再热器的可靠性，奥氏体钢用于壁温更高的区域，低合金铜用于壁温更低的区域，异种钢焊接难以避免。在低合金钢和奥氏体合金钢锅炉管之间的焊接中，由于各区域之间的化学成分，导热性和热膨胀系数的差异，容易引起焊接接头。（1）失效的机制由于奥氏体合金钢导热系数低，热膨胀系数大，因此异种钢焊接接头存在结构应力，应力容易造成蠕变损伤。另外，奥氏体钢特别耐氯化物侵蚀并可能产生应力。腐蚀裂缝。（2）故障特征宏观特征：产生环形裂纹和脆性断裂特征。显微特征：蠕变疲劳与熔合线上的裂纹相互作用。它发生在铁素体和奥氏体钢焊缝热影响区的焊缝或低合金钢侧。在由碳原子扩散形成的富碳区上发生蠕变诱导的裂纹。氧化物产生间隙，并且脱碳区域沿着晶体孔具有孔隙。（3）失效的原因导热系数和热膨胀系数的差异使得焊接接头在结构上具有应力并易于蠕变损坏：受热表面管过热;在过热器或再热器管束连接器上安装桅杆时安装不同的金属焊缝。另一方面，焊接应力太大。（4）预防措施改用Ni基合金焊条，提高蠕变寿命。无损探伤，及时发电力现缺陷，严格温度控制。2.1.4石墨化进行应力分析的，查明应力的最大部位，进行防止超温。石墨变化常发电力生在碳钢或低碳钼钢上面。在长期服役过程中。钢中的渗碳体分解为铁和游离态的碳。并逐渐以石墨形式析出。形成石墨“夹杂”的现象。部件石墨变化后的最终失效方式为脆性开裂。(1)失效的机理碳钢在450—700"C。钼钢在480—70012。渗碳体会发电力生分解。Fe3C→3Fe+C(石墨)。在钢的高温长期运行期间，由于原子活性的增加，渗碳体分解的同时会产生一些石墨核，然后石墨芯不断生长并在其下面形成大的石墨球以不断分解渗碳。。（2）失效的原因石墨本身的强度非常低，基质在钢中分裂并作为裂纹。石墨化只能发生在高温下，不能在室温下发生。在焊接接头的熔合线和热影响区附近，弯头的内壁和外壁以及截面管位置和较高温度下的石墨化程度更严重，并且压力更大。（3）预防措施严格控制工作温度，避免超温：焊后回火可有效延缓石墨化过程。2.2腐蚀受热面管腐蚀分为火面腐蚀和水面腐蚀。金属腐蚀非常危险，可能导致受热表面管道泄漏，缩短其使用寿命，影响锅炉和热力系统的安全和经济运行。2.2.1火侧腐蚀火侧腐蚀包括高温腐蚀和低温腐蚀。（1）高温腐蚀由于沉积物中的非硅酸盐杂质的化学过程导致的管金属损失。这通常发生在过热器和炉膛侧的再热器的外表面上。高温腐蚀还发生在水壁蒸发的高温部分和液体排渣炉的水冷壁的外壁上。发生高温硫腐蚀和高温氯化氢腐蚀。腐蚀的根本原因是燃烧过程。燃料，燃烧器和熔炉的特征量对腐蚀的发生和发展具有重要影响。a.失效的机制水冷壁和高温过热器发生高温腐蚀的失效的机制不同。以水冷壁的硫腐蚀为例，高温腐蚀通常发生在水冷壁外表面的燃烧口区域，该区域存在还原气氛，硫的状态原子中的原子可以独立存在。经常发生液体排渣和硫燃烧锅炉燃用含硫量高的煤炭粉。自由硫原子的产生：FeS2→FeS+[S](6)(2-1)2H2S+S02→2H20+3[S](6)(2-2)形成FeS：Fe+[S]→FeS(6)(2-3)形成氧变化铁：3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2(6)(2-4)过热量器的硫腐蚀的机理同水的冷壁的腐蚀机理不同。液态的灰尘粘在过热量器管路壁上面。其中S首先与Na。Mg。K等生成硫酸盐R3Fe(S04)3。并与管路壁的氧变化铁形成复合硫酸盐。这种硫酸盐在550"C以上面里熔融状态。而高于700'C时不稳定会发电力生分解。管路壁温度在该范围内发电力生腐蚀：2R3Fe(S04)3+6Fe→3/2FeS+3/2Fe304+Fe203+3R2S04+3/2S0(9)(2—5)b．失效的特征宏观特征：被侵蚀的部分浸没在火中。它变得像一个坑，坑或浅槽。腐蚀变薄导致爆管。腐蚀速率为（0.2-2.0）×10-4mm/h。腐蚀区域的表面涂层很厚，分为四层。第一层是灰。第二层是灰和氧化铁的松散混合物。第三层为铁，第203层为红色，第四层为黑色硬质Fe304，第一层和第二层在操作时易脱落，第四层与金属体较强。微观特征：一般是分层细化，但整体结构没有明显变化，腐蚀前端的金属表面会发生晶界腐蚀。能谱分析表明富含硫的晶粒分布在氧化物基体上。硫在盖的第四层和金属之间的界面富集。失效的原因尽管从设计角度看，锅炉适应燃料的能力有一定的范围，但煤质变化，煤源制造的复杂性，使得煤或含有高硫、氯、钒、碱等物质的燃料导致高温腐蚀。主要因素是管道局部热负荷过高，腐蚀性低熔点化合物附着在表面，造成高温硫腐蚀；烟气还原气氛和烟气还原气氛有利于硫化铁的形成和硫腐蚀的前端扩散，使腐蚀可以继续；壁温高，烟直接冲刷，燃烧产物中含有钒、氯、碱等物质会促进高温腐蚀；煤粉厚，不易燃，不易燃，磨蚀性强；如果随着受热表面管内表面沉积物的存在，管壁温度将升高并且腐蚀会加速。d预防措施调整燃烧以避免火焰中心的偏离;降低壁温以防止低熔点腐蚀性化合物附着在表面;改善炉内气动条件;适当增加供气量;气体温度下的腐蚀区温度;去除管壁表面附件，减慢炉内炉渣;高温喷涂处理管壁，防腐蚀，抗磨损;设计和选择燃烧器应避免造成高温火焰直接冲洗炉壁;加强运营管理，维护正常稳定的燃烧条件。防止管道结垢或导致水循环不畅，并避免加热表面过热。（2）低温腐蚀它通常出现在空气预热器的冷端和供水温度较低的节能器表面，并伴有严重的灰渣堵塞。a失效的机制煤中硫燃烧产生的二氧化硫与烟气中的蒸汽结合形成硫酸蒸汽，在温度低于烟气露点温度的金属表面产生腐蚀。b故障特征加热表面上会发生大面积的腐蚀性腐蚀。腐蚀最严重的地区接近蒸汽冷凝温度（低酸浓度腐蚀区）;酸露点低于-40℃（高酸浓度腐蚀区）。c失效的原因煤或燃料含有高硫，其中大部分在燃烧后变为SO2，并且其一部分进一步氧化成SO3。当受热表面管的温度低于蒸汽和酸露点的冷凝温度时，硫酸会附着在管壁上，导致腐蚀。过量的空气操作会促使大量SO2氧化成SO3并增加腐蚀造成硫酸冷凝。c预防措施研究加热面管道的失效模式：增加预热器和省煤器冷段的壁温，增加露点温度;使用低氧燃烧来减少SO3的产生并降低烟气的露点;定期吹灰，冲洗，维护加热清洁表面;在燃料中使用MgO，CaO，白云石等添加剂来中和酸性物质，降低烟气的露点;耐腐蚀材料，表面渗铝等;改善加热表面的结构和布置。2.2.2水的侧腐蚀水的侧腐蚀的类型有氧腐蚀。垢下腐蚀。应力量腐蚀。(1)氧腐蚀氧腐蚀为锅炉的炉子管路在水的溶液中氧去极变化的电力变化学腐蚀。a失效的机制当除氧器异常运行时，给水中的溶解氧可能会进入锅炉，省煤器经常发生腐蚀。由于氧浓缩在气泡中，因此在锅炉的水冷壁管中通常不会发生氧气腐蚀，到达金属表面。当锅炉在基础设施和退役期间没有得到适当的保护时会发生氧气腐蚀。点蚀是蚀坑（细胞堵塞）的逐渐形成，并随后通过氧蚀刻过程加速。氧气也起到偏振器的作用并从阴极去除氢，蚀刻坑的进一步发展会导致疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。在操作过程中，氧气腐蚀产物是磁性氧化铁（Fe304），它是黑色的，与金属牢固结合。当炉子关闭时，氧气腐蚀产物是砖红色氧化铁（Fe2O3），结构松散。b故障特征肉眼可见的特征：在管的内壁上发生溃疡，并且凹坑和坑状腐蚀坑引起壁变薄。裂纹从内壁的蒸汽侧开始，在腐蚀区没有过热，基本上没有结垢。弯头内壁中性表面附近可能发生腐蚀，弯头椭圆度大，应力集中，腐蚀坑沿轴向发展，可能引起腐蚀裂纹。c失效的原因当炉外氧气进入加热表面时，在积水和潮湿的内壁上形成腐蚀性电池，保护膜的内表面被破坏并发生点蚀。所使用的锅炉具有积聚在管内壁上的水溶性盐（氯和硫酸）。当发生盐沉积时，腐蚀迅速发展。在运行过程中，管道和给水中的氧化铁和氧化铜的结垢加速由于进水不完全脱气和脱气器运行异常导致的氧腐蚀。炉水中少量碱或游离二氧化碳的存在也会加速氧气腐蚀。d预防措施对氧气严格供水，使氧气含量低于规定值，严格控制PH值，使水质符合标准。关掉炉子时要小心，根据关机时间采取不同的保护方法，应排干水并充满氮气，投入使用前增加炉子的保护。应对新炉进行化学清洗，去除铁锈和污垢，并在内壁上形成均匀的保护膜。省煤器盘管的流量不应小于0.3rn/s，否则气泡不易从管壁流出。（2）较小的侵蚀当水垢附着在锅炉受热面的内表面上时，会在其下面发生严重的腐蚀。它也是最常见的腐蚀类型。它通常发生在正常工作条件下的火焰壁上。金属表面在高温锅炉水中形成一层铁。04膜，膜致密，具有良的的保护性能，加热面管不会被腐蚀，但如果锅炉水的pH值不合适，膜会被破坏，金属表面会暴露在炉水中，被腐蚀。在正常运行条件下，锅炉水的pH值保持在9-11之间，保护膜稳定且不发生腐蚀，但当管道内壁受热时，由于水垢传热不良，金属管壁被缩放。随着温度的升高，渗透到水垢以下的锅炉水中的水将经历快速蒸汽浓缩。炉水高度浓缩，不能与炉管内的炉水混合。它具有很强的腐蚀性，污染会影响传输。热量导致壁温远高于炉水的温度。有几种类型的比率：钙和镁的比例：在钙和镁的比例中，钙和镁盐的含量非常大，甚至高达90％，这取决于它们的化合物的形式分为CaCO、CaSO,CaSO,2H20、2CaSO、H20、CaSi03、5CaO．5Si02．H20、Mg(OH)2、Mg、(P04)等。碳酸钙垢通常沉积在具有致密晶体的节能器，加热器和供水管中。通常在水不沸腾的地方，硫酸钙和硅酸钙水主要沉积在热负荷较高的供热面上，如锅炉水冷壁和蒸发器。硅酸钙水垢：这种水垢比较复杂，化学成分主要是铝，镁硅化合物，这种水垢含有40-50％的硅石，25-30％的铝和氧化铁，10-20％的硅石，硅酸盐垢的化学成分，结构和一些天然矿物如锥形辉石NaO。氧化铁皮：主要成分是氧化铁，占70-90％，通常是磁性氧化铁Fe。钌和Fe：03混合物通常含有氧化铁鳞中的金属铜和氧化铜。铜在秤中均匀分布。规模以上和以下的铜含量几乎相同。这是一个铁磅秤。不像铜鳞片，氧化铁鳞片是贝壳状和鳞片状的。秤的表面是棕色的。内层的下部是黑色或灰色。在剥落氧化皮层后，金属表面会出现微小的白色物质。这些白色物质，主要硅，钙，镁化合物和磷酸盐也含有少量的氢氧化钠。当锅炉水中的铁含量超过100μg/l时，水壁上会产生氧化皮。炉水中的一些铁化合物被电离，并且一些是高度分散的胶体氧化铁。在锅炉水的蒸发和浓缩过程中，温度很高。在高pH值和高盐度的情况下，氧化铁不断地从锅炉水中沉淀出来并积聚在金属加热表面上以形成水垢。同时，由于锅炉水中的氧化铁具有带正电荷的胶体颗粒，所以金属被加热。在高热负荷下表面带负电荷，因此带正电荷的胶态铁化合物在具有负电荷区的高热负荷区域积累以形成氧化铁污垢：氧化铁皮可以在不同压力下的各种锅炉中生产。它们大多发生在热负荷相对较高的水加热表面管失效的情况下。研究墙壁管道，锅炉结垢和腐蚀，并将火边倒入火边。铜鳞：当鳞片包含超过20-30％的铜时，它们被称为铜鳞。铜垢的上层用锅炉水清洗，表面铜含量高达70-90％。越接近金属表面，铜含量越高。通常在管壁中含有10-25％或更少的铜，铜鳞片主要在局部热负荷高的炉管中产生。锅炉受热面上的铜垢主要是由于给水进入锅炉时将氧化铜还原成铜金属的化学过程。这种电化学过程与锅炉压力无关，主要是热表面上高热负荷的金属表面的氧化。膜被破坏，在热负荷高的部分的金属表面与其他部分的金属表面之间产生电位差，并且锅炉管的金属铁被转移到炉水中。它变成二价铁离子并发射电子。铜离子允许电子进入铜金属并以高热负荷沉积在壁上。电化学反应如下：Fe→Fe2+2eCu2+2e→Cu(2—6)当加热面的局部热负荷超过规定极限时，铜的生成速率随着负荷的增加而增加。此时，即使给水含有少量的铜（1-2微克/升），它也会在加热表面迅速加热。生成铜鳞片。相反，如果受热表面未达到最终热负荷，则即使供水中的铜含量高达100μg/L，受热表面上也不会产生铜垢。当锅炉水不正常时，将形成不同的失效的机制。根据损伤情况，过小的腐蚀可分为酸性腐蚀和碱性腐蚀，通常称为氢损伤和腐蚀性腐蚀。（1）氢损害氢损是氢腐蚀。苏打水和金属氧化产生的氢气不能及时排放。它会溶解在钢中并造成氢损伤。a失效的机制在火力发电厂锅炉水冷壁运行期间，由于氢气腐蚀而发生管爆炸。氢腐蚀是一种不可逆的脆性，当氢进入钢中时，结构的内部组成在温度的影响下变化，导致钢的内部去除。碳会引起裂纹，使钢脱氢并且不能恢复钢的性能。b故障特征宏特征：突发突发，钝边突发。没有宏观塑性变形和扩大的管直径。骨折是脆弱的骨折平面骨折，称为“窗口开口”。它通常发生在火中，裂缝从内壁开始，并且没有明显的壁变薄。损害通常非常迅速。这有点突兀。爆破边缘有一些裂缝与爆裂边缘垂直并在爆破时爆裂。内壁具有相对致密的沉积物，其与金属更紧密地结合并且在井下的井眼中具有轴向裂缝。组织和性能特征：在裂纹表面附近的金属中发生脱碳和晶间微裂纹，导致腐蚀，大部分或全部碳化物消失，其余主要是铁素体晶粒。如果裂纹与外界不相通，裂纹表面非常干净和腐蚀，脱碳和微裂纹深度接近壁厚。能谱分析表明裂纹区氢含量显着增加，爆裂点附近爆炸强度急剧下降，塑性下降。c失效的原因氢气损害发生在水冷壁管内的蒸汽或水中;酸炉水，即低PH状态;冷凝器泄漏，未及时发现;化学清洗带来异物;水热管炉侧的大量盐垢沉积在内壁上，热负荷很大。内壁结垢中的腐蚀性杂质浓缩，导致局部腐蚀。沉积物和金属之间的界面温度进一步升高。高。d预防措施在制造过程中除垢。首次启动锅炉前，应在内壁形成均匀的保护膜。保持内壁清洁以确保均匀的保护膜不被损坏。锅炉管的耐腐蚀性取决于水的pH值和污染物的数量。钢和水蒸气之间的反应是自然的，并且随着温度的升高而增加，但表面上形成的保护膜阻止反应的进行。当pH值>12或<5时，保护膜将不稳定并溶解。pH值异常会进一步增加腐蚀。及时清除氧化铁和氧化铜，及时排放污水。防止冷凝器泄漏并确保供水质量。化学清洗定期进行以去除管壁上的沉积物。稳定的操作条件可防止当地的苏打循环和锅炉管过热。（2）苛性腐蚀如果锅炉水中含有游离氢氧化钠，则由于炉水中氧化皮的浓度而形成高浓度的OH-，会发生碱性腐蚀。它通常发生在高热辐射水壁的燃烧器高度。a失效的机制当炉子水的PH值高(PH>12)时，管路内壁保护膜被破坏，使金属很快腐蚀。当氢氧变化钠浓度达到lOppm-20ppm，加剧腐蚀，铁和水的的反应速度急剧增加。b失效特征宏观特征：塑性失效。盐垢为多孔沉积物。与金属结合较弱。垢下腐蚀为坑穴状。均匀腐蚀，管路壁减薄。当管路壁不能承受汽水的的压力量就发电力生爆破。组织性能特征：腐蚀前沿金属不发电力生脱碳，金属组织和机械性能没有变变化，金属有损耗，但材质没有交变化。c失效原因和氢损伤相同，都是由于管路内壁积垢导致的垢下腐蚀，炉子水的PH值偏高，发电力生均匀腐蚀使管路壁减薄。d防止措施定期清洗锅炉的炉子，去除管路内壁沉积物，运行时碱水的率小于每升3毫克，稳定运行工况，防止炉子管路的局部汽水的循环不良和超温。(3)晶间腐蚀和应力量腐蚀晶间腐蚀和应力量腐蚀开裂通常发电力生在高参数锅炉的炉子用奥氏体钢。a失效的机制高温过热器和再热器在奥氏体钢容易发生晶间腐蚀的温度范围内运行。管排的整体应力消除热处理使钢处于敏化状态并增加晶间腐蚀敏感性。钢管在高温，高压和腐蚀性介质中工作。管将会改变。随着操作（或超温）的进行，碳化物将逐渐在晶界析出，合金元素将从固溶体迁移至碳化物，随着晶界附近固溶体中合金的含量减少，碳化物逐渐聚集并且部分地形成链状碳化物生长，导致晶界中的铬缺陷并且逐渐形成晶间腐蚀。由于残余应力，装配应力等，在奥氏体不锈钢管排中，在特定的腐蚀性介质环境中。它诱发和加速应力腐蚀开裂的产生和扩展。b故障特征宏观特征：脆性断裂，断裂周围无塑性变形，断裂的晶粒，厚边裂纹，裂纹从裂纹萌生，容易产生高应力区域，如弯头，焊缝等冷加工区域。裂纹的方向与应力方向有关。组织特征：沿金属颗粒边界或附近发生晶间腐蚀开裂。应力腐蚀开裂模式为树枝状分叉，裂纹未形成强腐蚀产物。C失效的原因氯化物，氢氧化钠和硫化物对奥氏体钢非常具有侵蚀性。在锅炉制造，安装或大修过程中过热器和再热器管焊接或弯曲后，管内可能存在残余应力。在水压试验或化学清洗过程中，腐蚀性物质进入或留在过热器和再热器中。当锅炉启动时，残余的水将迅速蒸发，并且水中的杂质将被浓缩。在高浓度下，奥氏体钢会由于腐蚀性溶液和内部应力的组合而产生应力腐蚀裂纹。d预防措施防止冷凝器漏水，减少软水中氯离子和氧气含量，消除管道残余应力，关闭炉膛时注意防腐，在库存和安装过程中加强对受热面管道的保护。防止晶间腐蚀和应力腐蚀的有效措施。2.3疲劳随着一些机器组改为调峰机器组，锅炉的炉子管路的疲劳损坏现象日益增多，锅炉的炉子管路的疲劳有水的侧腐蚀疲劳、烟尘气体侧腐蚀疲劳和鳍片拉裂。2.3.1水的侧腐蚀疲劳在交变应力量和腐蚀介质同时作用下，金属的疲劳强度和疲劳寿命较无腐蚀作用时有所降低，这种现象称为腐蚀疲劳，经常会发生生在水的冷壁和省煤炭器上面。(1)失效的机制由于交变应力，锅炉受热面的一些部分在这种热应力下会产生低循环疲劳。同时，在腐蚀性介质（即炉水）的长期作用下，管暴露于与水接触的金属表面，保护膜因交变应力而被破坏，特别容易在有间隙的地方（例如凹坑）引起电化学不均匀性，导致局部腐蚀，优先考虑腐蚀开裂和金属开裂。这受腐蚀介质和交替影响压力的作用，腐蚀裂缝的不断发生和发展，最终导致管道损坏。(2)失效特征由于受到交变应力的作用，锅炉受热面的某些部分在这种热应力下会产生低循环疲劳。同时，在腐蚀性介质（即炉水）的长期作用下，管暴露于与水接触的金属表面。保护膜会因交变应力而受到破坏，特别容易在存在间隙的地方（例如蚀刻坑）引起电化学不均匀性，导致局部腐蚀，优先考虑腐蚀裂纹和金属开裂。这受到腐蚀介质和交替的影响压力的作用，腐蚀裂缝的不断发生和发展，最终导致管道损坏。（2）故障特征宏观特征：在破裂表面有一些腐蚀痕迹，通常是厚边缘，外壁有水垢，在开裂前会发生渗漏，裂纹在炉管水侧的保护膜破裂时开始并增长。裂纹扩展方向垂直于最大主应力方向。裂纹尖端钝，通常有多个裂纹。组织和性能特征：除主裂缝外，同时还有多个分支裂缝。裂缝周围有腐烂，产品被蚀刻并且其强度降低。（3）失效的原因下交替操作条件下，如苏打水的温度在很大程度上是换向的操作条件下，有蒸汽和水分离，和蒸汽插头，并且由于不同的速率在一些管壁温度变化的，有一个温度产生梯度和热应力。管道表面有沟槽，裂纹或不规则表面，易于腐蚀和形成焊缝，并且存在应力集中。在锅炉关闭期间，苏打水系统的下部收集水，产生腐蚀。(4)防止措施受热量面管路的失效形式研究正确操作，降低部件温差，降低运行应力；定期清洗锅炉，防止介质浓缩；降低溶解氧量；改进部件的结构，以适应热负荷的变化。2.3.2烟尘气体侧腐蚀疲劳烟气侧腐蚀疲劳常发生在水冷壁和过热器管道中。（1）失效机制锅炉管道的循环量较低（由启停引起的热应力）和周中（由蒸汽膜的复发和消失引起热应力）和高周期（由振动引起）的交变应力，而腐蚀性介质的烟气侧（如硫，碱，氦，氯等）会造成损害。（2）故障特征宏观特征：在边缘发生裂纹，裂纹沿着管的周边发展，并且局部区域通常具有许多相互平坦性从外壁到熔盐和煤灰沉积物的内壁发生疲劳裂纹。组织和性能的特点：裂缝短而厚，充满腐蚀产物。趋势是穿戴晶体结构，其中金属结构被球化。（3）预防措施适当增加吹灰器介质温度并降低热冲击。更改操作模式和参数以降低压力和温度梯度变化。调整流量以避免相邻管道之间的温度差异过大。防止管子过热。2.3.3拉裂它通常发生在有翅片的水墙和过热器上，拉动和开裂翅片导致管爆炸。（1）失效机制拉伸断裂的失效的机制相对简单，即由于炉管与翅片之间的温差，膨胀被阻断，应力集中。几次热循环后，翅片管和翅片的焊缝开裂。（2）故障特征宏观特征：管道和翅片的裂纹会导致管道破裂并爆裂。组织和性能特征：管道的微观结构和性能没有变化。（3）失效的原因炉管与翅片之间存在温差，膨胀受阻，应力集中，多次热循环后发生疲劳，出现裂缝。（4）预防措施使用检查时间加强对翅片的检查，必要时进行表面无损检测;不合理的设计，翅片管改革中的应力集中。2.4磨损由于炉灰对炉壁金属的高速冲击，炉管磨损。磨损的主要部分是高温段省煤器烟气的入口和出口，过热器和再热器入口处的弯头以及排出管。设备附近的水管壁也容易磨损。2.4.1加热面管磨损机理悬浮在锅炉炉膛和烟气尾部的受热表面直接用含尘烟气冲洗，特别是在容易形成烟气走廊和烟气转折点的地方。被加热的表面管束被清洁和变薄的趋势甚至更加明显。。磨损和粉煤灰磨损与机械磨损有关，主要表现在粉煤灰磨损，磨损和炉膛结构，受热面布置，烟气流动，制造和安装质量，煤灰特性，烟尘浓度等因素，主要表现为加热表面的结构或烟道中的积灰导致局部循环阻力。小管夹被烧毁和变形。管道消散后，线路断开，烟道形成，导致局部烟气速度过大。管道按行和列排列。气体流速高，运行时烟气过多，导致烟气速度过高。尾部受热表面可能会发生飞灰磨损，尾部受热表面可能位于烟气温度较低的区域。为了降低烟气温度并提高设计温度，有必要增加加热面积。因此，省煤器管道之间的空间很小，形成烟道走廊。磨损会导致燃煤泄漏，导致空气预热器堵塞灰尘，不可避免地关闭炉子，减少机组的发电量，并增加维护工作量和成本。2.4.2影响节煤飞灰磨损的因素影响节煤器粉煤灰磨损的因素非常复杂，如烟气流量，烟气温度，烟气泄漏，烟气中粉煤灰浓度，粉煤灰含碳量，粉煤灰化学组成，粉煤灰颗粒。粉煤灰颗粒的密度，硬度，强度和几何形状，管束的几何形状和管的耐磨性，其中飞灰速度，烟雾组成和粉尘颗粒性质的影响是最重要的。(1)飞灰尘速度对磨损的影响通常用于计算管道寿命的经验公式是库兹涅佐夫公式和杜波夫斯基公式，修改和安排这两个公式后，它们都具有类似的表达式：假设寿命期间的平均磨损率为△，△=AVp3u＂(2-7)A型：允许管道磨损和磨损的参数;u＂：平均灰分浓度下的有效磨损和冲击参数;Vp：平均烟雾速度;该公式考虑了管道间距S1和管道直径d对磨损的影响。减小节距并增加管道直径可以降低磨损率。对加热表面管道失效模式的研究表明，省煤器中粉煤灰的磨损是不可避免的，并且与烟气流动的三次方成正比。（2）烟雾成分和灰尘颗粒特征的影响当颗粒硬度高且形状有角时，管道的磨损增加，导致飞灰磨损的主要成分是siO2和AL203。另外，烟气中常含有腐蚀性气体，如SO2，SO3，CO，CO2和H2S。当省煤器在200-300℃的温度下运行时，这些气体对管道表面具有一定的腐蚀作用。首先，表层的性质发生变化，具有保护性铁抑制作用。在粉煤灰的作用下倒塌形成地下Fe30。由于腐蚀迅速，其产品耐腐蚀性能差，易被冲走以暴露新的基材，新基材更容易腐蚀。该循环允许加速管的整体变薄。2.4.3故障特征宏观特征：裂纹壁面变薄，呈锯齿状，磨损面光滑，呈灰色。组织和性能特点：金相组织和性能不变，管道直径不大，室温下的机械性能不变。2.4.4省煤炭器磨损的防止措施(1)采用膜式省煤炭器在传热和耐磨性方面，膜式节能器优于节能管。在传热方面：由于管道每单位长度的表面积较大，传热面积可以大大增加。研究表明，如果灯管和薄膜管的外径相同，烟气温度，管表面温度和传热系数相等，每单位长度的传热能力是其两倍的灯管。磨损：由于隔膜管大大增加了传热面积，因此在输送相同的热量时体积较小。因此，一方面，在烟道的相同横截面处，可以打开节距并且可以选择比光管的省煤器更轻的装置。低烟速，这将大大减少受热面的磨损，研究表明：在保持相同吸热量的前提下，当节能器可以减少管子数量时，可以用膜管代替灯管管25％，所以烟气流速可降低7.2％以上。如果计算磨损量和烟气速度之间的关系作为三次方，则磨损率为光管的0.8倍，寿命可延长约25％。另外，由于结构的类型，使用含尘气流来防止基管的磨损。膜管使用一系列管束将烟道分隔成单独的迷宫烟道管，在每个烟道内形成独立的温度。场，速度场，浓度场。由于小烟道两侧均为冷却面，烟道的中心温度高于两侧温度，烟气体积与温度成正比（除了两侧同时发生摩擦阻力），从而形成小烟。轨道中心处的流速高于两侧的流速。由于灰尘颗粒的质量大于烟气的质量，大颗粒在风的吸力的作用下沿水平方向移动，从而消除了烟气中的大颗粒。它们大部分集中在流道中部，因此中部地区的烟气浓度高于两侧。根据测试：中心温度是两侧温度的L18倍，中心速度是边缘速度的1.26倍，中心密度是边缘密度的1.55倍。所以由于速度和金属壁表面的浓度和粗糙度的降低以及烟气的粘性效应在金属壁上形成稳定的边界层，使得飞灰撞击管壁并且冲击能量大大降低的可能性从而大大减小了基管的尺寸。（2）省煤器翻身取下整排经济器管并在检查后将它们翻过来，以使经济器管的薄一半位于烟气的背面，并且基本上未磨损的部分将继续受到烟雾颗粒的影响。影响。省煤器管束的对策可以延长整个省煤器的使用寿命。（3）安装熨斗在省煤器严重磨损的地方，例如第一排和第二排管子，穿墙管道以及前后壁烟道等等，都以35-45度的角度安装在省煤器表面上气流方向。磨铁具有易于更换的优点。（4）根据煤灰含量合理选择烟气流量，尽量避免烟气流量不均匀。(5)调整燃烧，防止火焰偏斜。(6)保证煤炭粉细度并保证煤炭粉细度的均匀。2.5质量控制失误质量控制失误是指制造。安装。运行中由于外界失误等因素所造成的损坏。包括材质问题和焊接缺陷。2.5.1材质问题材料问题在热表面爆炸中最常见。一方面它们是由人为因素造成的。例如，设计中的材料选择不当，制造，安装和检修责任不当，检查不当，材料滥用或材料管理。有漏洞，错钢等等。另一方面，该材料本身存在诸如机械损伤、厚皮、折叠、裂纹、不均匀壁厚、机械性能和化学成分等在冶炼过程，轧制、制造、运输、安装或检修过程中不能引起的缺陷。通过后，会导致加热的表面管爆裂。2.5.2焊接缺陷随着机组容量的增加，锅炉管道焊缝数量急剧增加。近年来，由于焊接质量监督力度的加强和焊接质量的提高，焊接质量引起的受热表面管道泄漏逐渐减少。焊缝由焊缝和安装焊缝组成。（1）失效的原因焊工水平不高，焊缝存在沙眼，无融合，开裂和咬边，焊缝存在潜在隐患，导致焊缝渗漏和爆裂。焊接方法不正确，斜面形状不正确，焊丝未对齐。焊接裂缝，如冷裂纹，热裂纹和再热裂纹。主要原因是没有严格的焊接程序和焊接焊接前后处理或不当处理。如果焊接锅炉管道已经运行，则应去除管道内壁和外壁上的沉积物，否则热影响区容易发生热裂纹。由于焊接后的残余应力较大，部件之间的热阻不受热表面管在工作过程中的失效模式的影响。增加附加应力，容易导致焊缝渗漏，主要发生在承插焊缝，异种钢焊接121，锅炉管附件焊缝。这些焊缝不是中度不完美的，并且倾向于在该区域形成水垢并导致早期失效。（2）预防措施重视对焊工的培训，引进先进的焊接设备，完善焊接工艺，严格检查，为焊前VI人口普查创造条件。严格执行有关规定和焊接程序。制造，安装和大修的焊缝应该100％有缺陷。专人负责对检验工作进行监督检查，确保焊缝质量。2.6小结本文从不同的失效形式分析了受热管的失效，并针对应力断裂、腐蚀、疲劳、磨损、质量控制失误这五种失效形式的不同阶段进行了介绍，分析了各个形成阶段的失效机理、时效特征、失效原因，并给出了失效的防止措施，方便分析人员进行快速的判断。

第三章受热量面管路失效分析的步骤与检验方法在失效分析中，只有仔细分析失效事故发展的全过程，了解常用金属材料的种类和特点，才能做出正确的判断。根据锅炉受热面的失效特点，开展了分析步骤和试验方法。3.1现场调查现场调查的目的是尽可能多地了解与失效部分相关的背景信息和现场情况。分析所需的材料是在短时间内获得的，因此进行了有针对性的有目的的调查。调查内容包括：失效时间，过去和现场环境，破坏程度和顺序，失效现场的位置，素描或拍摄;了解事故发生前夕的工作状况是否有特殊变化和事故发生，管道爆破未在管内堵塞，管外焦化，异常振动等情况;由相关人员在现场提供的信息来了解情况。3.2收集技术资料3.2.1设计资料材料的技术要求。制造及处理工艺。工艺流程和标准要求。失效部件在设备中的位置。设备的型号。主要参数及与周围部件的关系。设备的出厂资料。检验记录。3.2.2运行史的解机器组的累计运行时间。启停次数。运行参数．水的质情况。以往的爆管路原因及更换情况。环境细节。3.3样品保护分析的失效的先后顺序。找出最初的爆管路。对爆口部位进行保护。避免受到碰撞。过热量。腐蚀。3.4检查与分析的3.4.1宏观检查目视检查是主要方法，爆破端口的外观可用小于10倍的放大镜和放大倍数为80倍的双倍简化显微镜观察。观察裂纹和管磨损的外观，腐蚀，结垢和变薄。光电管从加热表面分析步骤和测试方法的失效发现各种异常和不正确的痕迹使用。测量爆管的尺寸，并使用游标卡尺和超声波测厚仪测量受损嘴的尺寸，壁的厚度，膨胀管的直径以及裂纹的长度。3.4.2化学分析的取样化学分析测试是在严重腐蚀，结垢和焦化管道上进行的，腐蚀产物，污垢成分和灰分组分被检查以确定腐蚀类型。所使用的仪器包括红外分光光度计。3.4.3化学成分分析使用化学方法，光谱分析和其他手段来识别管道的材料成分是否符合要求，如有必要，还可以进行微量元素分析或微电子探针分析。本文的测试使用ARC。MET930直读光谱仪分析材料的组成。3.4.4机械性能测试根据管道爆破的特点，进行了力学性能试验，并确定了力学性能指标。在室温下进行拉伸试验我们。在10B型万能材料试验机上，按照GB229-2002“室温下金属材料的拉伸试验方法”进行试验，并用标准试样进行纵向切割。确定材料的抗拉强度是否符合标准要求。使用HT-1000硬度计测量泄漏管段的硬度，以检查管道硬度并确定材料的老化状态。3.4.5断口分析（1）骨折的宏观检查用肉眼或低倍放大镜观察骨折的质地和特征，并确定整体外观。（2）断口显微分析可以把握断裂的路径，断口的性质，环境介质和温度对断口的影响，可以使用金相显微镜，扫描电子显微镜等仪器。3.4.6金相分析（1）冶金试验应在炮眼和管道的整个部分进行。重点应放在组织的形态，分布和趋势以及爆管边缘的裂缝上。（2）用小裂纹分析试样，以了解细微结构与裂纹之间的关系以及微裂纹的机理。（3）边缘两侧是否有氧化物和裂纹产生裂纹和爆炸裂纹。（4）材料中非金属夹杂物和其他内在缺陷的分析（5）晶粒尺寸和显微组织均正常。（6）对于诸如蠕变损伤，腐蚀开裂，应力断裂，腐蚀疲劳和磨损等失效，金相分析方法可以用来直接确定管爆裂的原因。3.5综合分析综合分析基于调查，分析和测试结果，数据和原始数据，对比和细化，得出经常结论的充分证据。加热表面管的失效有时是由于某种原因造成的，但大多数失效是由各方面综合因素造成的。因此，在得出正确结论之前，综合分析必须关注主要因素。3.6提出建议与反事故措施针对得出的结论，结合现场实际情况，提出建议与反事故措施，以保证设备安全稳定运行。3.7小结针对锅炉受热面的失效特点，制定了分析步骤和办法，先要进行现场检查，之后收集资料，对样品进行保护，之后在进行检查和分析，其中介绍了几种分析的方法。最后再对所有的数据和测试结果进行综合分析，并提出建议与反事故措施，保证设备安全稳定的运行。

第四章失效分析实例一般来说，锅炉受热面的失效的机制复杂，存在蠕变、疲劳、腐蚀、侵蚀等常见的相互作用现象。因此，找到失效的真正原因至关重要。本章采用第3章提出的分析程序和检查方法对现场加热表面管道（过热器，再热器，水冷壁和省煤器）的失效情况进行现场分析，总结出现场常见的失效模式加热的表面管道，并监测情况、测试。4.1高温蠕变失效实例分析4.1.1过热器管高温蠕变失效分析某锅炉的炉子屏式过热量器发电力生爆破事故。该过热量器设计温度444℃，压力量为IOMPa，规格为巾42×5，材质为12CrlMoV，累计运行为39465万小时左右。宏观形貌：爆口位于弯头外弧部位，内壁光滑无明显腐蚀，外壁有较厚氧变化皮，爆口张开不大，边缘粗糙不平，边缘较钝，无明显减薄，爆口附近管路径胀粗2．5％，直管路段管路径胀粗为1．5％。爆管路的宏观形貌如图4.1所示。图4.1爆管路的宏观形貌硬度试验结果：硬度试验结果表明弯头部位的硬度已降至HB127—135(正常硬度为HBl66)，直管路段的硬度在HBl51-167范围，说明弯头部位材质老变化程度普遍比直管路段严重。常温拉伸试验结果见表4.1，可见管路子的抗拉强度及伸长率都已经低于标准的下限。表4.1常温拉伸试验结果常温力量学性能部件ReMpaRmMpaA%爆管路向火力量侧32044819向火力量侧32043418向火力量侧34046220向火力量侧34046020GB5310-9512CrlMoV255471-63821金相检测结果：所检测的爆管弯头外弧的组织为铁素体加碳化物，见图4.2。珠光体严重球化，球化率为5。该部位已经产生了蠕变孔和微裂纹，爆炸口的主要裂缝形状，如图4.3所示。图4-2爆管路弯头外弧金相组织(400×)图4-3爆口的主裂纹形貌(100×)原因分析：宏观形貌分析，屏过爆口边缘粗钝、无明显减薄，管径胀租，外壁有较厚氧化皮；性能试验结果表明，弯头附近硬度、强度、塑性下降明显，金相组织中珠光体严重球化，并出现蠕变孔变孔洞。宏观形貌和组织性能具有高温蠕变失效的特征，说明此屏式过热器长期过热。经调查，锅炉在点火时控制不当，经常超温，造成过热器运行不到4万小时材料就严重老化，相继发生爆管事故。4.1.2水的冷壁管路高温蠕变失效分析高温蠕变一般经常发生在过热器上，发生在水冷壁管上却不多见。但当锅炉运行方式不当，如锅炉经常处于停炉热备用状态，致使水循环不良造成管壁长期超温发生爆破。某锅炉水冷壁发生爆漏，发生部位在锅炉底部下斜坡水冷壁，材质为20G，爆管宏观形貌有长时过热爆破的特征，见图4.4。边缘减薄不明显，内壁光滑，无明显腐蚀，管径胀粗明显，管子外壁颜色发黑，经化学成分分析的材质符合标准。图4.4爆管路宏观形貌冶金试验后，爆炸结构为铁素体加碳化物，珠光体已经严重球化，存在大量孪晶界，蠕变孔和晶界微裂纹，见图4.5。水管壁在宏观和微观结构中都显示出长期过热。图4.5爆口处晶界上面的蠕变孔洞及微裂纹(200×)根据以上分析结果，水冷壁管的失效是一个长期的过热失效。了解操作人员的操作后，发现炉子长时间处于低负载运行状态。由于锅炉处于冬季采暖高峰期，锅炉停机进行热备用维护，通常处于锅炉处于加热状态的低负荷运行状态。当锅炉在低负荷运行时，水循环受损，特别是在下坡墙的水冷壁管道中。水流变得缓慢而停滞。管壁的热量不能立即被蒸汽带走，导致管壁长时间过热。在这种组织中，珠光体严重球化并在晶界出现蠕变孔。当墙壁无法承受软水的压力时，会发生爆炸。频繁关闭炉子会对水冷壁造成无法挽回的严重损坏。4.2短时过热量失效实例分析的4.2.1水的冷壁管路短时过热量失效分析的在分析各种不同条件下的短时过热故障水冷壁管后，试验结果表明，短时过热爆管爆裂组织是由于过热温度超过温度水平低于1。不同的组织似乎根据爆炸的组织来估计受热表面管爆管的温度过高范围。由于超温运行，发生短时过热爆破，以20个（3个钢管冷壁爆破）为例，分析爆管超温到不同温度的结构特征。在冶金试验中，发现相同的管道在爆裂口处具有相变贝氏体结构并且在微观结构中具有微观裂纹，见图4.6。远离爆炸的冶金结构仍然是普通的铁素体加珠光体，见图4.7。图4.6爆口处贝氏体组织内微观裂纹(200X)图4.7远离爆口处的铁素体加珠光体组织(200×)当管路壁超温的温度达到或超过该钢的上面临界点Ac3时，对于20G钢温度约为855℃，组织全部变成奥氏体。爆管路时，管路子向火力量侧炽热量的管路壁被管路内高速喷出的300"C左右的汽水的混合物迅速冷却。此时就的象将20G钢进行的一次完全淬火力量处理一样，奥氏体转变成贝氏体组织。因此在爆口处得到淬硬组织贝氏体。对于20G钢温度约为735—855℃之间，得到奥氏体和铁索体。此时就相当于将爆口处的钢材进行的一次不完全淬火力量处理，因此除的淬硬组织贝氏体外，还有一部分块状自由铁素体。金相试验，同一根管路子的爆口处向火力量侧组织为相变的铁素体加贝氏体组织，见图4.8。而远离爆口处的组织仍为正常的铁索体加珠光体组织，见图4.9。图4.8爆口处向火力量侧相交铁素体加贝氏体(200X)图4.9远离爆口处正常铁索体加珠光体(200X)当管路壁的温度未超过该钢的下临界点但接近Acl时，对于20G钢温度约为735℃以下。由于爆管路时该管路壁发电力生快速交形，并在爆管路后管路内汽水的混合物的快速冷却作用下，使被拉长的晶粒来不及进行再结晶过程，结果将爆管路时的变形组织保留下来。金相试验，爆口处的同一根管子组织为铁素体加珠光体组织，见图4.10。珠光体变形拉长，远离爆口处的组织仍为正常的铁素体加珠光体组织。见图4.11。图4-10爆口处铁素体加珠光体组织(200x)图4-1l远离爆口处正常铁素体加珠光体(200X)由于受热量面管路短期过热量爆管路时，汽或汽水的混合物能冷却爆口，可以使爆管路前的超温温度水的平的相应的组织状态固定。可按爆口的组织形态近似的估计受热量面爆管路前的超温温度范围。4.3锅炉的炉子二级过热量器爆管路失效综合分析的4.3.1概况锅炉的炉子蒸发电力量为1025T/H，为德产，型号是BLK--1025。二级过热量器由悬吊管路组成，作用是用来悬吊过热量器、再热量器以及省煤炭器。逆流布置在烟尘道中，它本身也是受热量面，全部采用德制钢材。金属允许最高壁温为580一590℃。管路排数量208根。设计烟尘气体温度入口为1112℃。出口为1102℃。设计介质温度入口为445℃。出口为460℃。二级过热器如图4.12所示。图4.12二级过热量器示意图4.3.2试验结果(1)宏观检查两根管路子爆破都发电力生在直管路段。爆口张开都很大，呈大喇叭口状。外壁有少量的氧化皮，管路径明显的胀粗，爆口的边缘也变薄，内壁氧变化铁层较薄，腐蚀特征不明显。A、B爆口形貌见图4.13和图4.14。图4.13A管路爆口形貌图4.14B管路爆口形貌泄漏区域如图4.15所示，三根管子c6、c7和c8泄漏，管道之间的三个翅片已破裂，破裂的洞未能阻止裂缝扩大。当翅片破裂时，裂纹通过裂孔进入管道。管壁也有四处局部损坏，其中两处已经泄漏，即c6和C7管道。每个管道都有一个小孔，尺寸为中等Φ5和Φ3m，局部损坏是由相邻管道裂缝处的蒸汽泄漏造成的。图4.15过热量器泄漏部位示意图(2)外径及壁厚测量A、B爆管路最薄壁厚分别为3．8mm、3．0ram。到60．3mm、68toni。A管路爆管路与新管路的对比见图4.16。为爆破管路，管路径明显胀粗，外径最粗部位分别见图4.17。图左侧为新管，右侧的管子。图4.16A管路爆管路后与新管路对比图4.17B管路爆管路后与新管路对比(3)成分分析的试验用ARC．MET930型定量光谱仪对2根爆管路和l根薪管路进行成分分析的，试验结果见表4.2。经成分分析的2根爆管路和1根新管路的成分均符合标准。表4.2成分分析的试验结果(％)屏过试样CSiMnCrMoSPA0．0860．320．492．350．970．0240．025B0．0910．320．452．290．990．0220．026新管路0.0810．310．452．190．900．0260．02710CrM0910DINW-Nr0.08-0.15≤O．500.40-0.702.00-2.500.90-1.20≤0．035≤0．035(4)硬度试验在A、B爆管路及新管路上面进行硬度试验。A、B爆口处的硬度值均明显偏高，明显已超过10CrM0910钢的标准硬度值。实验结果见表4.3。表4.3硬度试验结果(HB)试验部位硬度值A爆口231—234B爆口195—-208新管路162-一17310CfM0910DDrW—Nrl．7380138—175(5)常温拉伸试验在A、B爆管路及新管路上面取拉伸试样，在常温拉伸试验中，A型爆破管三根管的抗拉强度均高于标准要求，与新管相比，爆破管抗拉强度降低，但仍在合格范围内，新管的抗拉强度和伸长率符合标准。常温拉伸试验结果见表4.4。表4.4常温拉伸试验结果试验管路段试样编号抗拉强度Rm延伸率AA1890断于标外22876断于标外3865断于标外B1470断于标外2469断于标外346330新管路15163225153035063010CrM09lo/DINW-Nr1．7380450—600≥20(6)金相试验lOCrM0910钢的热量处理规范为900至-960℃正火力量，700一750℃回火力量，得到的正常铁素体+回火力量贝氏体组织。在A、B爆管路和新管路上面取样进行金相检验，检验结果如下：A、B爆管路爆口处金相组织均为相变贝氏体组织，见图4.18,和图4.19。组织内有蠕变孔洞和沿晶蠕变裂纹。图4．20A管路爆口处金相组织(200x)图4-21B管路爆1：3处金相组织(200x)4.3.3试验结果的分析的与讨论(1)根据结果进行成分分析后发现A、B两根爆管路和1根新管路的成分均符合DINw—Nrl．7380lOCrMoglO标准，管路子爆破和材质无关。（2）对爆炸形状进行宏观检查并测量外径和壁厚后，两个爆管A和B类似，爆管具有短时过热爆裂特性。通过检查管道C6，C7，C8中的裂缝和泄漏，可以看出管道中的裂缝和泄漏与翅片有关。二级过热器用于悬挂过热器和再热器，受到很大的压力。因此，翅片的初始位置，翅片的根部以及管道的焊缝是应力集中的地方。随着运行时间的延长，在高温高应力的双重作用下，管子在应力集中区容易开裂，立即出现裂纹管。它也泄漏相邻的管道。管道泄漏导致管道压力下降，蒸汽循环减慢。管道外壁暴露于1100°C的高温烟气中，不能有效地与蒸汽进行热交换。炉子不能及时停止，造成管道过热，材料迅速退化。最后，管道壁达到非常高的温度并爆裂。（3）硬度试验后，A型和B型爆破管爆破点的硬度值显着高于10CrM0910标准硬度值，表明这些管壁温度在爆炸期间和结构体。已经被金相检验证实。（4）拉伸试验结果表明，三管拉伸强度的爆裂强度高于标准要求，表明拉伸试样采样点处管材的微观结构发生变化，爆管的拉伸强度B下降到标准的下限。材料老化很明显。新管的拉伸强度和伸长率符合标准。（5）冶金试验后，在A，B型爆管的爆炸点发现不同程度的蠕变孔和蠕变裂纹。冶金结构不是普通的铁素体和10CrM0910的回火。然而，相变贝氏体结构表明，爆炸前管壁温度已达到相变温度，超过钢的临界点Ac3，温度约为920℃，组织通过加热体转化为氧化物，在爆破当时，管道的热管壁在管道内高速流动，周围的蒸汽迅速冷却以获得相变贝氏体。据调查，操作人员在爆管前发现炉内有异响，即翅片末端的管道破裂泄漏。由于未能及时关闭熔炉，管爆裂6小时后出现缺陷。虽然过热时间不长，但由于压力大，温度高，蠕变速度加快，导管迅速老化，导致孔隙变小。随着运行时间的增加，壁温增加。在爆炸之前，值越高，这就是为什么爆管具有长期过热和短期超温特性。4.3.4结论和建议（1）根据上述试验结果，二次过热器爆管是由于翅片初始部分的应力集中造成的，容易造成裂纹和泄漏。管道泄漏导致管道压力下降，蒸汽循环不的。这部分过热，材料迅速退化。最后，发生过热爆炸。（2）建议利用大修和小修的机会，加强对尾部应力集中的监督检查，必要时进行渗透检测。（3）如发现泄漏迹象，应尽快停炉，防止事故扩大，造成设备严重损坏。（4）与锅炉设计制造单位协商，研究翅片的初始应力集中问题，并采取措施彻底消除安全隐患。4.4锅炉炉外高温过热器管氧化综合分析4.4.1概况锅炉的炉子系武汉锅炉的炉子厂制造的WGz670/140一l型超高压燃煤炭锅炉的炉子。高温过热量器设计进口蒸汽温度506"C。出口蒸汽温度540。C。蒸汽压力量13．72MPa。此次检验的高温过热量器管路规格为巾42×5．5。材质为12Cr2MoWVTiB。即102钢。新更换过热量器后运行的7466．07小时。发电力现材质为102钢的炉子外高温过热量器管路外壁有一定的氧变化现象。4.4.2试验结果(1)成分分析的结果对取样管路进行的变化学成分分析的,参考GB5310—95《高压锅炉的炉子用无缝钢管路》标准对12Cr2MoWVTiB(102)钢的规定,试样中Si元素含量偏高。试验结果见表4.5。表4.5成分分析的结果(％)试样名称CSiMnSPCr试样O．110．890．560．0160．0231．68MoWVTIB-GB5310．9512Cr2MoWVTiB(102)O．56O．390．390．120．0048—CSiMnSPCrO．08一O.150．45一0.75O．45一0.65≤0．030≤0．0301．60-2.1M0WVTiB—0．50一0.650．30一0.550．28一0.420．08一0.18O．002—0.008—(2)宏观检查现场的炉子外高温过热量器管路为102钢，其管路子颜色发电力黑且外壁均有一定的氧化皮，甚至有些地方已经开始剥落。高过出口联箱的短节管路与102钢管路相对接，其材质为12CrlMoV钢，氧化爆皮程度略轻。对割管路试样进行管路径测量，管路径胀粗不明显，壁厚最薄处为5．2mm。(3)常温拉伸试验结果取样进行常温拉伸试验,结果见表4.6。常温拉伸试验的结果显示出来4个试样的抗拉强度和伸长率均在标准的要求范围之内。表4.6常温拉伸试验结果力量学性能部件RmMpaA%试样1700断于标外2659203719断于标外468220GB5310-9512CrlMoWVTiB(102)540—735≥18(4)金相试验结果102钢管路的热量处理规范为正火力量加高温回火力量处理。正火力量为1000—1035℃。回火力量为760—790"C。得到回火力量贝氏体组织。具有良的的综合机械性能。工艺性能和相当高的持久强度。取样进行金相检验。金相组织为正常的回火力量贝氏体。回火力量贝氏体形态明显。在组织中发电力现黑点。经鉴别为夹杂物或碳变化物脱落后的空穴。见图4.22。图4.22102钢管路热量处理后金相组织(400x)管道内壁发生脱碳，脱碳深度较深0.15ram，外壁脱碳更轻。管中的非金属夹杂物A、B、C、D不超过2.5级。