某130/3. 81-MX鍋爐投入運(yùn)行約la(年)時(shí)間，該鍋爐低溫過熱器20 g管子出現(xiàn)多次爆管現(xiàn)象。20 g鋼管規(guī)格為∮35 mmX5 mm。低溫過熱器設(shè)計(jì)參數(shù)：煙氣進(jìn)口溫度628℃，煙氣出口溫度442℃，煙氣平均流速7. 49m／s;蒸汽進(jìn)口溫度317℃，蒸汽出口溫度382℃，蒸汽平均流速11. 83 m／s；管內(nèi)蒸汽壓力4.2 MPa。筆者為此對(duì)爆管原因進(jìn)行失效分析，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
1、理化檢驗(yàn)
1.1化學(xué)成分和力學(xué)性能
    20 g原材料及爆管的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）和沖擊韌性值見表1。由表1可知，原材料及爆管化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)，但爆管樣沖擊值降低。
1.2宏觀形貌
    圖1顯示了爆管的宏觀形態(tài)，爆口部位有脹大呈腰鼓形。圖2顯示了管外徑脹大到40 mm，管壁最薄處為3.3 mm。圖3為爆口斷面形態(tài)。其斷口粗糙，灰黑色有許多黑點(diǎn)，破口邊緣鈍。且管壁上還存在許多細(xì)小軸向裂紋。
1.3微觀形貌
    在未侵蝕條件下，爆管中石墨形態(tài)如圖4所示，存在著大小不等的石墨彌散分布。圖5顯示了爆管顯微組織為：鐵素體十球狀碳化物及大小不等的石墨，且還有晶界裂紋。圖6顯示了晶界大量的蠕變裂紋及孔洞。圖7為石墨的高倍形態(tài)和晶界上聚集長(zhǎng)大的球狀碳化物。
2、分析與討論
    (1)雖然該爆管的化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)，但其經(jīng)過熱運(yùn)行后沖擊值大大降低。
    (2)根據(jù)宏觀分析，爆管外徑有脹大，爆管內(nèi)外壁均存在細(xì)小的軸向裂紋。而裂紋的微觀形態(tài)是沿晶界擴(kuò)展，而這種晶界裂紋的生成是由于管子長(zhǎng)期超溫過熱運(yùn)行所致。這是因?yàn)楣鼙诮饘僭谶\(yùn)行中受管內(nèi)壓力作用產(chǎn)生塑性變形并強(qiáng)化，但在高溫下，這種強(qiáng)化的管壁金屬發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶使強(qiáng)化消失，然而又在壓力作用下再重新塑性變形而強(qiáng)化。如此周而復(fù)始使金屬產(chǎn)生蠕變，在晶粒間相對(duì)滑移就形成了如圖6所示的大量晶界蠕變裂紋及蠕變孔洞。
    (3)從顯微組織分析可知，20 g鋼正常的顯微組織為鐵素體十片狀珠光體，而爆管的顯微組織已轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體十碳化物及大小不等的石墨。原片狀珠光體已完全球化，并且碳化物已擴(kuò)散到晶界上聚集長(zhǎng)大成球狀。而這種組織也是由于長(zhǎng)期超溫過熱運(yùn)行所致。這種球化機(jī)理是由于片狀珠光體具有較高的表面能，其在長(zhǎng)期高溫作用下就有減小表面能的趨勢(shì)。就是說其有過渡到更穩(wěn)定，最小表面能的傾向，即謂之球化。在擴(kuò)散過程中由于晶界上的原子擴(kuò)散速度較快，因而使碳化物容易擴(kuò)散到晶界上聚集長(zhǎng)大。隨著珠光體的嚴(yán)重球化，使管壁金屬的力學(xué)性能的降低。
    (4)爆管組織中存在的許多石墨，也同樣是由于長(zhǎng)期超溫過熱運(yùn)行作用下，20 g鋼管顯微組織中的滲碳體發(fā)生分解。并析出了石墨狀的自由碳，這種現(xiàn)象稱為石墨化。用化學(xué)反應(yīng)式表示即：Fe3C一3Fe+C(石墨)。由顯微組織分析可知，這些石墨彌散分布在管壁組織中，就破壞了管壁金屬的連續(xù)性，并在周圍形成復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)。同時(shí)使管壁金屬處于脆性狀態(tài)，這也是爆管沖擊值下降的主要原因。
3、結(jié)論
    130/3. 81-MX鍋爐低溫過熱器20 g鋼管投入運(yùn)行后長(zhǎng)期超溫運(yùn)行，致使鋼管產(chǎn)生石墨化及珠光體組織嚴(yán)重球化。導(dǎo)致了管子力學(xué)性能的降低，當(dāng)不能承受內(nèi)壓力而發(fā)生早期爆管失效。建議嚴(yán)格鍋爐運(yùn)行規(guī)范防止超溫運(yùn)行。
    富通新能源不但生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，而且還大量銷售木屑顆粒機(jī)壓制的木屑顆粒燃料。