1、簡介
    某大型氨廠，二段爐下游第一廢熱鍋爐系臥式火管鍋爐，日本日立公司生產(chǎn)，型式為簡單列管形式，其中含有多項專利技術(shù)，包括中心管旁路蝶閥的設(shè)計，圖1是蝶閥與中心管連接結(jié)構(gòu)簡圖。該形式的鍋爐在我國大型氨廠首次應(yīng)用，設(shè)備在安全運行5年后，中心管旁路蝶閥閥頸焊縫區(qū)域，開始出現(xiàn)裂紋，最后發(fā)展到從裂紋處斷裂，導(dǎo)致蝶閥整體脫落，造成設(shè)備損壞和全廠事故停車。本文對裂紋的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并介紹改進(jìn)措施，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)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料。
2、裂紋原因分析
     蝶閥的材質(zhì)為Incoloy 800H，屬鐵一鎳基高溫合金，設(shè)置在廢熱鍋爐的出口管箱中，用于調(diào)節(jié)出廢熱鍋爐的工藝氣溫度。裂紋的產(chǎn)生部位在蝶閥的高頸法蘭與中心管之間的焊縫區(qū)域，呈無序網(wǎng)狀向兩側(cè)發(fā)展，位置如圖1所示。從以下幾個方面對致裂原因作一探討。
   2.1晶間腐蝕
   Incoloy 800H鋼在593—816℃之間受熱將出現(xiàn)晶間腐蝕傾向，其最敏感的溫度在650℃左右，影響這種傾向的主要因素，是合金中的碳含量、Ti/C比值、固溶處理的溫度和晶粒尺寸等，其實質(zhì)是晶界上出現(xiàn)貧鉻、富鎳區(qū)。廢熱鍋爐出口管箱的工藝氣溫度是588℃。正常生產(chǎn)中蝶閥保持一定的開度，未經(jīng)換熱的工藝氣從此經(jīng)過，因此蝶閥的環(huán)境溫度在600～700℃之間，正好落在晶間腐蝕的最敏感溫度區(qū)域。
  2.2應(yīng)力腐蝕
   Incoloy 800H鋼種具有良好的抗應(yīng)力腐蝕性能，但其性能的優(yōu)劣要受合金成份、熱處理條件、冷變形和受力條件等的影響。旁路蝶閥系現(xiàn)場安裝，沒有進(jìn)行熱處理，殘存的應(yīng)力無法消除，蝶閥本身處于換熱前后溫差較大的兩種氣流之間，存在較大的溫度梯度和熱應(yīng)力，再者，蝶閥沒有連接支撐，其重量均集中在蝶閥與中心管的焊接部位，亦即裂紋部位，使其受到額外應(yīng)力的作用，綜合這些因素來考慮，蝶閥與中心管焊接部位，存在較大的應(yīng)力腐蝕傾向。
   2.3金相組織觀察
   對斷裂處試樣進(jìn)行金相組織觀察，發(fā)現(xiàn)在其組織晶界中有黑白相間的條帶征狀，而且裂紋也起源于這些條帶上，經(jīng)能譜分析發(fā)現(xiàn)，這種條帶特征實際上是晶界上出現(xiàn)了貧鉻、富鎳，并伴有部分滲氧后的成份偏聚。這種缺陷再伴以因自重而產(chǎn)生的額外應(yīng)力和振動，這些條帶的前沿在尖端應(yīng)力場的作用下，形成微小裂紋，并逐步擴(kuò)展，最終形成貫穿性裂紋。
    3．故障及處理情況
    在裝置正常生產(chǎn)的情況下，廢熱鍋爐出口管箱測溫點出現(xiàn)溫度飛升，當(dāng)班操作人員準(zhǔn)確判斷是該蝶閥故障，而非誤報，為保證設(shè)備和下游高變觸媒的安全，果斷停車．拆開此處人孔后看到，中心旁路蝶閥從高頸法蘭焊縫處斷裂，蝶閥及鼠籠落在管箱區(qū)，導(dǎo)致生產(chǎn)中大量高溫轉(zhuǎn)化氣直接吹向此處測溫點。
    在缺乏備件的情況下，為了盡快恢復(fù)生產(chǎn)，根據(jù)此處上下游的熱量分配關(guān)系，結(jié)合實際運行情況，經(jīng)過精心計算，設(shè)計、制作了一套盲頭限流器，以代替原蝶閥，圖2是其軸側(cè)圖，盲頭圓板用兩層3mm厚的Incoloy 800H板材加工而成，盲頭的入口限流孔直徑為+88mm，長度為1000mm，在后端500mm區(qū)域內(nèi)開孔，分布孔數(shù)較原鼠籠的減少一半。安裝時，將盲頭一端插入中心管內(nèi)500mm，將另一端用三條均布拉筋將其固定到廢熱鍋爐殼體上。
    裝置開車運行后，一切正常，上下游各點溫度正常，說明設(shè)計的盲頭限流器及其安裝是成功的。
4、小結(jié)
  4.1Incoloy 800H鋼具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕性能和抗晶間腐蝕能力，同時具有較高的高溫機(jī)械強(qiáng)度；
  4.2在設(shè)計上，如果使用溫度在650aC左右，應(yīng)盡量降低該合金的碳盡量、Ti/C比值等，以優(yōu)化其抗晶間腐蝕傾向；
   4.3在設(shè)計上，應(yīng)盡量優(yōu)化其受力狀態(tài)，避免受到額外應(yīng)力的作用。