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锅炉“四管”爆漏的原因分析及预防探讨

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薛建立

摘要：锅炉“四管”是指水冷壁管、过热器管、省煤器管和再热器管，锅炉“四管”由于种种原因发生的爆漏问题给热电厂带来了严重的损失。本文立足锅炉“四管”爆漏的原因，分析预防锅炉“四管”爆漏的措施，希望能为热电厂的正常运行贡献力量。

关键词：锅炉“四管”爆漏原因预防措施

随着经济全球化的发展，我国的科技和经济实力显著增强，我国的热电厂在处理锅炉“四管”爆漏的问题上已取得了前所未有的进展，为进一步提升我国锅炉“四管”的使用寿命，节约热电厂运行的成本，对我国热电厂在运行过程中的锅炉“四管”的爆漏问题的原因分析和预防措施的提供尤为必要。

1锅炉“四管”爆漏的原因分析

造成锅炉“四管”爆漏的原因是多方面的，这些原因导致的锅炉“四管”爆漏的危害也不尽相同。具体来说，锅炉爆漏的原因可以归纳为以下几个方面：

1.1高温过热锅炉高温段过热器管和再热器管长期处于高温过热状态导致的爆漏问题是锅炉“四管”爆漏的主要问题。从历年记录的锅炉“四管”爆漏的原因数据可以看出，由于金属处于高温状态而导致的锅炉“四管”的爆漏所占的比重高达百分之三十五，高温过热是爆漏的主要原因。

过热器和再热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属温度最高的部件，而汽侧换热效果又相对较差，所以过热现象多出现在这两个受热面中。受热面过热后，管材使用温度超过该金属允许使用的极限温度，使金属发生内部组织变化，降低了管材的许用应力，管子在内压力下产生塑性变形，使用寿命明显降低，最后导致超温爆破。

高温过热导致的锅炉“四管”的爆漏有两种，长期过热和短期过热，但两种爆漏管道又有一定的相似性。长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，超温幅度不大但时间较长，锅炉管子发生碳化物球化，管壁氧化减薄，持久强度下降，蠕变速度加快，使管径均匀胀粗，最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。长期超温爆管主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。长期过热爆管的破口形貌，具有蠕变断裂的一般特性，管子破口呈脆性断口特征，爆口粗糙，边缘为不平整的钝边，爆口处管壁厚度减薄不多。

短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时，材料强度明显下降，在内压力作用下，发生胀粗和爆管现象。短期过热常发生在过热器的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上。爆口塑性变形大，管径有明显胀粗，管壁减薄呈刀刃状；一般情况下爆口较大呈喇叭状；爆口呈典型的薄唇形爆破；爆口的微观为韧窝（断口由许多凹坑构成）；爆口周围管子材料的硬度显著升高；爆口周围内、外壁氧化皮的厚度，取决于短时超温爆管前长时超温的程度，长时超温程度越严重，氧化皮越厚。

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图1

具体来说，发生短期受热爆漏时，因为管内水汽和水的比重分布不均；锅炉部分区域受热强度过大；管道内部流通不畅等。管内水汽和水的比重分布不均使得锅炉的正常运行受阻，由于运行不畅导致的锅炉的管道爆漏是热电厂爆漏事故中发生频率较高的事件。锅炉部分区域受热强度过大，使得锅炉管道的材质由于受热超过材质的正常受热范围而发生的材质应力的下降，管道发生变形而爆漏。管道内部流通不畅的原因是多方面的，例如水流内部富含的矿物质在长期加热的过程中形成水垢，堵塞管道，使得管道运行的流畅度受阻。

某电厂锅炉为WGZ1004/18.34-1型，2012年2月7日高温过热器爆管紧急停机，检查发现A侧第一排从外圈至内数第五圈炉前入口管，距底部弯头约2米处迎风面呈现喇叭状爆口，如图2所示。该管从爆口处折弯并向炉后甩出约2米，将内侧第6、7、8圈底部弯头上方挤压变形，爆口附件约四根管子表面吹损减薄。该管段材质为SA213-T91，规格为Φ54×8。

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停炉后，取该管及相邻第六圈入口管共2根管子，进行了相应的试验分析。从试验结果分析得知，管样的化学成分符合标准要求，爆口边缘较为锋利，爆口处明显胀粗，管壁厚度沿圆周方向至爆口边缘均匀减薄，呈现明显的塑性，符合短时过热爆管特征。从金相组织及力学性能分析来看，爆口组织劣化严重，碳化物析出并长大，爆口附近分布着密集的纵向细裂纹，在高温蒸汽及烟气的作用下，管子内外壁有氧化皮生成，力学性能明显下降，这些均为长时高温运行特征，说明管子在爆管前曾出现长期高温运行状态。在随后的清洁度检查中发现，管子内部存有异物，造成管子内介质流量减小，管子壁温上升，使管子在高温下的环向应力超过其材料本身强度而发生爆管，爆管产生的直接原因为管路堵塞造成短时超温。

在长期的实际工作中，还发现了由于管材和焊接的原因造成的过热损坏。第一类为管材质量较差或者错用管材。第二类为管材的焊接质量较差。管材质量较差是指管材本身的层次较多，管材母体中含有大量的杂质，这两个方面的原因使得管材的强度减弱，在长期高温的作用下，发生膨胀导致管道爆漏