1、前言
    株洲電廠2臺420 t／h鍋爐系上海鍋爐廠制造，鍋爐型號為SG420/13. 7-M419。分別于1994年6月，1994年12月安裝完畢并投運，到2004年3月底，l號機組已累計運行57 642 h；2號機組已累計運行57 668 h。近幾年，株洲電廠125MW機組2臺鍋爐“四管”爆管頻繁，現(xiàn)將事故原因分析如下。
2、爆管原因分析
2.1爆管基本情況
    統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：爆管主要集中在低溫再熱器、后屏過熱器和省煤器。從破口形貌、測厚和脹粗情況看，磨損、過熱和焊口缺陷是爆管的3大主要原因。今年4月我們針對后屏過熱器長期過熱爆管進行了金相組織和力學(xué)性能試驗以及原因分析，故重點分析過熱爆管原因。富通新能源生產(chǎn)銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2.2過熱爆管原因分析
2.2.1典型爆口形貌
    1號爐后屏過熱器南數(shù)第8屏夾持管彎頭爆破口（2號爐后屏過熱器南數(shù)第7屏夾持管也在同一
    上述爆管設(shè)計材質(zhì)均為12CrlMoV，設(shè)計規(guī)格為∮38mm×5 mm，經(jīng)光譜分析驗證爆管材質(zhì)與設(shè)計材質(zhì)相符。
2.2.2宏觀檢查
    l號爆破口管外壁氧化嚴(yán)重，內(nèi)壁也有明顯氧化膜，爆口朝彎頭外側(cè)，呈扁長型，爆口沿縱向撕裂，長約90 mm，寬度最大處約25 mm，裂紋端部有細(xì)長裂紋，長約28 mm。裂口呈脆性斷口特征，斷口表面粗糙，邊緣為不平整的鈍邊。
    2號爆破口上有一縱向焊縫，破口較大，破口邊緣較鈍。
    對1號爆管的管子進行了管徑的測量，其中離爆口約1m處，管徑基本無脹粗，分別為38.12 mm，38. 20 mm，厚度為5.38 mm，5.36 mm。
    表2數(shù)據(jù)顯示：爆口附近管子有較明顯脹粗。破口具有長期過熱宏觀特征。
2.2.3微觀金相檢查
    檢查結(jié)果：試樣一，爆口處的金相組織為珠光體+鐵素體，珠光體球化5級，碳化物在晶界聚集（見圖3），試樣二，爆口管子爆口背面的金相組織為珠光體十鐵素體，珠光體球化4～5級；試樣三，管子離爆口約Im處金相組織為珠光體十鐵索體，珠光體球化4級。
    檢查結(jié)果，離爆口Im處，珠光體十鐵素體珠光體球化3級；爆口處，珠光體十鐵素體珠光體球化4級（圖4）；爆口背面處，珠光體十鐵素體珠光體球化2～3級。
    金相分析結(jié)果顯示，珠光體嚴(yán)重球化，勢必造成力學(xué)性能變化，故對其進行力學(xué)性能試驗。
2.2.4力學(xué)性能試驗結(jié)果（表3）
    力學(xué)性能試驗結(jié)果顯示：12CrlMoV珠光體球化程度越高，抗拉強度下降幅度越大。后屏過熱器和對流過熱器越靠近下彎頭處距火焰中心越近，抗拉強度越低，基本已低于470 MPa的下限值，不合格。
2.3綜合分析
    后屏過熱器和對流過熱器位于爐膛折焰角上部，此處煙氣溫度高，蒸汽溫度高。由于近2年燃燒煤質(zhì)發(fā)熱量低，灰份高，致使著火推遲，火焰滯后，火焰中心向后上方偏移以及運行方式等原因造成下彎頭熱負(fù)荷最高處局部過熱，由于金屬壁溫測點設(shè)在距頂棚過熱器下0.3m處，溫度測點不能真實反映底部彎頭處的金屬壁溫，故底部處于長期過熱狀態(tài)而沒有被發(fā)現(xiàn)。長期以來（尤其是去年以來）煤質(zhì)差，低發(fā)11000～14000 kj/kg較多，雙制運行時間多，運行人員很難控制汽溫，有時為了控制主汽溫一個班要拉4次制粉系統(tǒng)，主汽溫超溫達550～555℃的現(xiàn)象較多。壓力波動大時汽溫忽高忽低。特別是元月初燒油1 000m3多，雖然金屬溫度沒有超過許用溫度，但煤差使所有金屬溫度在原基礎(chǔ)上普遍抬高20℃左右。
    截止2004年3月底，1，2號爐累計運行均超過57 600 h。后屏過熱器內(nèi)外壁均存在相對較厚的氧化膜，裂口為脆性斷口，具有長時過熱爆管的宏觀特征，金相分析結(jié)果表明，金相組織中珠光體球化嚴(yán)重，特別是爆口處，1號爆口和1(2)號爆口處珠光體球化均達到了5級，且碳化物向晶界聚集，具有長期超溫爆管的微觀特征。內(nèi)外壁氧化嚴(yán)重，金相組織惡化，導(dǎo)致了機械性能嚴(yán)重下降，這在機械性能試驗得到驗證。2號爆口處珠光體球化級別為4級，局部向火面抗拉強度低于下限值470 MPa，又由于破口邊緣有一縱向焊縫，估計在安裝或制造過程中被發(fā)現(xiàn)此處有缺陷進行了焊補處理，導(dǎo)致破口處管子承受較高水平的焊接殘余應(yīng)力，成為最薄弱環(huán)節(jié)，在長期過熱導(dǎo)致抗拉強度下降和高應(yīng)力水平雙重作用下，發(fā)生爆管；后對后屏過熱器南數(shù)第3屏內(nèi)圈從里往外數(shù)第3根、南數(shù)第13屏內(nèi)圈第4根12CrlMoV管和對流過熱器南數(shù)第98排、第52排、第7排進行了取樣機械性能試驗，發(fā)現(xiàn)靠近下部彎頭處越靠近火焰中心抗拉強度越低，低于或接近下限值470 MPa，而對第8屏靠后外往里數(shù)第4根R102取樣進行機械性能試驗，其抗拉強度在536～588 MPa范圍。
    總之，爆管管材均為12CrlMoV管，當(dāng)局部金屬壁溫長期在超543℃運行后，金相組織惡化，材質(zhì)下降，當(dāng)所受應(yīng)力，將發(fā)生爆管。
3、防止爆管措施
    為防止鍋爐受熱面管爆管造成非計劃停運，我廠采用了以下措施。
3.1利用大小修對后屏過熱器、對流過熱器進行了大面積換管處理。由于鋼材供應(yīng)緊張和彎管工藝以及工期的局限，此次后屏過熱器仍采用12CrlMoV材料，2號爐對流過熱器外圈彎頭采用R102。采用全氬手工焊接，TIG-R31焊絲焊接工藝，焊口100%射線探傷工藝。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
3.2  更換旁路省煤器進口104個彎頭，材質(zhì)為20G，規(guī)格為∮38 mm×5 mm。采用全氬手工焊接，TIG-J50焊絲焊接工藝，焊口100%射線探傷工藝。
3.3加強鍋爐“四管”和機爐外管檢查，做到有組織、有計劃、有措施、有落實，對易爆損部位進行重點查、反復(fù)查、專業(yè)查、集體查。
3.4加強運行管理，防止超溫超壓運行
3.4.1重新審定金屬壁溫測點分布的正確性，測點溫度要能正確反映熱負(fù)荷最高處的金屬壁溫。
3.4.2重新計算金屬壁溫，正確設(shè)定金屬壁溫報警值。
3.5對尾部受熱面管低溫再熱器和省煤器進行防磨處理。
3. 5.1加裝防磨護鐵、防磨彎頭、防磨檔板。
3.5.2進行深層管排噴涂防磨涂料；
3.6改善煤質(zhì)，多進發(fā)熱量較高和灰份較低的煤。
3.7啟停過程中，及時開啟一、二級旁路。
3.8做好調(diào)整燃燒的工作，使燃燒中心不偏斜，煙氣溫差控制50℃以內(nèi)，保證穩(wěn)定的蒸汽溫度，嚴(yán)禁超溫。
3.9運行中減溫水要穩(wěn)定，避免忽大忽小，啟動初期，盡量少用和不用減溫水。
3. 10給水溫度在額定值，高加解列時，應(yīng)按規(guī)程降負(fù)荷110 MW及以下運行。
3. 11做好吹灰、防磨工作，正確使用吹灰器，吹灰前必須充分疏水。吹灰完成后，應(yīng)將各閥門關(guān)嚴(yán)。