锅炉管典型事故案例

1、锅炉管典型事故案例解析 主讲：王朝军主讲：王朝军案例案例1时间：时间：20112011年年7 7月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：后屏过热器缺陷设备名称：后屏过热器缺陷初始位置：左数第缺陷初始位置：左数第1010后屏前数第后屏前数第1414根内圈加持管异种钢接头中间焊口根内圈加持管异种钢接头中间焊口缺陷管材质：焊口上部缺陷管材质：焊口上部G102G102、焊口下部、焊口下部SA-213TP347H SA-213TP347H 缺陷管规格：缺陷管规格：54549mm9mm缺陷失效类别：异种钢接头焊口蠕变损伤缺陷失效类别：异种钢接头焊口蠕变损伤首爆口特征：爆口周围管子内

2、、外壁未见腐蚀坑穴；未发生管壁胀粗、减薄、过热迹象；断裂面平整且位首爆口特征：爆口周围管子内、外壁未见腐蚀坑穴；未发生管壁胀粗、减薄、过热迹象；断裂面平整且位置基本一致，断裂面位于置基本一致，断裂面位于G102G102一侧熔合线上边缘，具有该类接头早期失效的典型特点；断口环状开裂周长一侧熔合线上边缘，具有该类接头早期失效的典型特点；断口环状开裂周长约约170mm170mm，裂口最宽处缝隙约，裂口最宽处缝隙约1mm1mm，裂缝为锯齿形，复员开裂焊缝后无缺损丢失部分，焊缝两端管径测量仍，裂缝为锯齿形，复员开裂焊缝后无缺损丢失部分，焊缝两端管径测量仍然为然为54mm54mm。原因分析：磁记忆检测发现

3、，异种钢接头存在较严重应力集中，加速了原因分析：磁记忆检测发现，异种钢接头存在较严重应力集中，加速了碳迁移碳迁移。该焊接接头。该焊接接头G102G102侧热影响侧热影响区的碳含量相对较高，较多的碳化物得以析出、聚集，使材料的蠕变强度降低，蠕变脆性增大，同时也使区的碳含量相对较高，较多的碳化物得以析出、聚集，使材料的蠕变强度降低，蠕变脆性增大，同时也使基体固溶体中基体固溶体中CrCr含量下降，材料的抗氧化能力降低，高温运行中该部位表面优先氧化。同时，碳化物析出含量下降，材料的抗氧化能力降低，高温运行中该部位表面优先氧化。同时，碳化物析出聚集破坏了晶界部位显微组织的连续性，构成环境中的氧向接头内部

4、扩散的快速通道，晶界氧化后形成的聚集破坏了晶界部位显微组织的连续性，构成环境中的氧向接头内部扩散的快速通道，晶界氧化后形成的氧化物比容增大，在晶界造成氧化物比容增大，在晶界造成“楔子效应楔子效应”，使晶界的内应力增大，蠕变沿晶界滑移。而滑移的结果使晶，使晶界的内应力增大，蠕变沿晶界滑移。而滑移的结果使晶界的缺陷增多，又促进了晶界氧化向内扩展，最终在界的缺陷增多，又促进了晶界氧化向内扩展，最终在G102G102侧熔合线附近形成了一个薄弱区域。侧熔合线附近形成了一个薄弱区域。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征环状开裂部位上部断口下部断口 图1：首爆口复原后形貌特征 图2：断口截面形貌特征 案例案例

5、2时间：时间：20052005年年7 7月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：包墙过热器缺陷设备名称：包墙过热器 缺陷初始位置：水平烟道下部包墙过热器前数第缺陷初始位置：水平烟道下部包墙过热器前数第1 1根管（标高根管（标高51.551.5米）米） 缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：51516mm6mm缺陷失效类别：焊接质量不合格（咬边）缺陷失效类别：焊接质量不合格（咬边）首爆口特征：宏观检查首爆管鳍片部位存在较为严重的焊接缺陷。破口沿焊缝熔合线母材一侧纵向首爆口特征：宏观检查首爆管鳍片部位存在较为严重的焊接缺陷。破口沿焊

6、缝熔合线母材一侧纵向开裂，咬边深度达开裂，咬边深度达2mm2mm；破口附近管壁厚、管外径未见明显变化。外泄气流将相邻管间鳍片吹损严重；破口附近管壁厚、管外径未见明显变化。外泄气流将相邻管间鳍片吹损严重同时将炉后侧水冷壁拉稀管（规格同时将炉后侧水冷壁拉稀管（规格63.563.57.5mm7.5mm）右数第）右数第3434根管吹爆，次爆口呈根管吹爆，次爆口呈“口唇口唇”状开裂，状开裂，轴向长约轴向长约170mm170mm，径向宽约，径向宽约55mm55mm，破口边缘管壁减薄明显似，破口边缘管壁减薄明显似“刀刃刀刃”状，最薄处仅有状，最薄处仅有1mm1mm；破口附近；破口附近管径无胀粗现象；破口管子

7、内、外壁无腐蚀、氧化、结垢现象发生。管径无胀粗现象；破口管子内、外壁无腐蚀、氧化、结垢现象发生。原因分析：由于鳍片原始基建安装焊缝焊接时采用大电流或电弧过长、焊条倾斜角度不正确，致使原因分析：由于鳍片原始基建安装焊缝焊接时采用大电流或电弧过长、焊条倾斜角度不正确，致使焊接边缘局部加热过于集中造成临近焊缝母材出现被熔化现象，即焊接边缘局部加热过于集中造成临近焊缝母材出现被熔化现象，即“咬边咬边”缺陷。随机组长期运行缺陷。随机组长期运行，咬边部位强度最薄弱点首先发生疲劳裂纹并延伸贯穿至管内壁，是造成此次事故的主要原因。，咬边部位强度最薄弱点首先发生疲劳裂纹并延伸贯穿至管内壁，是造成此次事故的主要原

8、因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征咬边产生微裂纹部位案例案例3时间：时间：20012001年年1212月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：低温过热器缺陷设备名称：低温过热器 缺陷初始位置：左数第缺陷初始位置：左数第1818排前数第排前数第4 4根管（标高根管（标高4444米）米）缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：57577 mm7 mm缺陷失效类别：原始材质缺陷（裂纹）缺陷失效类别：原始材质缺陷（裂纹）首爆口特征：首爆口沿管子弯头侧外弧呈纵向笔直开裂，两侧较尖，张口极小，长约首爆口特征：首爆口沿管子弯头侧外弧呈纵向笔

9、直开裂，两侧较尖，张口极小，长约40mm40mm，最大缝隙，最大缝隙宽度约宽度约0.5mm0.5mm；爆口处管壁无减薄、管径无胀粗迹象；首爆管弯头部位椭圆度未超标；爆口附近管子；爆口处管壁无减薄、管径无胀粗迹象；首爆管弯头部位椭圆度未超标；爆口附近管子内、外壁光洁，无过热、无氧化迹象。内、外壁光洁，无过热、无氧化迹象。原因分析：经对首爆口管内壁侧外弧处清洗仔细检查有微小裂纹存在，判断为管材拉拔工艺不当或原原因分析：经对首爆口管内壁侧外弧处清洗仔细检查有微小裂纹存在，判断为管材拉拔工艺不当或原坯原料中有缺陷（裂纹或气泡等）造成，微裂纹伴随机组频繁增减负荷、升降温，在交变应力作用下坯原料中有缺陷（

10、裂纹或气泡等）造成，微裂纹伴随机组频繁增减负荷、升降温，在交变应力作用下，由管内壁逐渐向外壁扩展直至贯穿管壁，最终无法承受管内介质压力，由裂纹转化成开裂是此次事，由管内壁逐渐向外壁扩展直至贯穿管壁，最终无法承受管内介质压力，由裂纹转化成开裂是此次事故的主要原因。故的主要原因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征裂纹导致开裂案例案例4时间：时间：20092009年年1111月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：上层低温过热器缺陷设备名称：上层低温过热器 缺陷初始位置：左缺陷初始位置：左2424排从下向上数第排从下向上数第4 4根管下部根管下部180180度角范围（位于前排

11、第度角范围（位于前排第1212根吊挂管处）根吊挂管处）缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：57577mm 7mm 缺陷失效类别：原始材质缺陷（翘皮）缺陷失效类别：原始材质缺陷（翘皮）首爆口特征：爆口形似不等边三角形呈纵向撕裂，各边长首爆口特征：爆口形似不等边三角形呈纵向撕裂，各边长43mm43mm40mm40mm25mm25mm，由于高速气流冲刷，由于高速气流冲刷，口唇边缘较锋利，爆口两侧管子无减薄无胀粗，外径最大值口唇边缘较锋利，爆口两侧管子无减薄无胀粗，外径最大值57.79mm57.79mm，开裂部位向上翻起一侧管壁厚，开裂部位向上翻起一侧管壁厚

12、度值为度值为5.50mm5.50mm。爆口管子内壁光滑程度一般，未见明显气流冲刷痕迹；爆口附近管壁未见任何方向。爆口管子内壁光滑程度一般，未见明显气流冲刷痕迹；爆口附近管壁未见任何方向裂纹；爆口管子内、外壁氧化膜生成较薄，无剥落迹象。裂纹；爆口管子内、外壁氧化膜生成较薄，无剥落迹象。 原因分析：此次爆管初步判断为由管材在冷拔或轧制过程中形成的原始生根结疤导致翘皮缺陷产生原因分析：此次爆管初步判断为由管材在冷拔或轧制过程中形成的原始生根结疤导致翘皮缺陷产生。翘皮存在于管表面，在管材与内部介质随机组运行负荷增减情况下，在交变应力双重作用下，形。翘皮存在于管表面，在管材与内部介质随机组运行负荷增减情

13、况下，在交变应力双重作用下，形成应力集中，使缺陷随时间进一步发展并逐渐恶化，最终导致从管壁最薄弱一侧首先开裂。成应力集中，使缺陷随时间进一步发展并逐渐恶化，最终导致从管壁最薄弱一侧首先开裂。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征首爆口位置“三角形”爆口案例案例5时间：时间：20042004年年6 6月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷管名称：左侧包墙水冷壁缺陷管名称：左侧包墙水冷壁 缺陷管位置：后数第缺陷管位置：后数第1313根管（标高约为根管（标高约为55.5m55.5m）缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：63.563.57.5mm

14、 7.5mm 缺陷失效类别：短时过热（异物堵塞）缺陷失效类别：短时过热（异物堵塞）首爆口特征：爆口处母材朝向炉内，呈首爆口特征：爆口处母材朝向炉内，呈“菱形菱形”撕裂张开状；爆口长约撕裂张开状；爆口长约260mm260mm，最宽处约为，最宽处约为65mm65mm，爆，爆口边缘减薄明显；爆口两侧管子外径胀粗不明显；爆口附近管材外壁有氧化皮，致密坚硬，但内壁口边缘减薄明显；爆口两侧管子外径胀粗不明显；爆口附近管材外壁有氧化皮，致密坚硬，但内壁氧化皮不明显。氧化皮不明显。原因分析：将此根水冷壁管对应的上联箱管座割开检查发现在上联箱向下的第一道焊口（标高约原因分析：将此根水冷壁管对应的上联箱管座割开检

15、查发现在上联箱向下的第一道焊口（标高约61.561.5米处）存有一块基建时遗留的圆形铁板异物，该异物已将水冷壁通流截面积几乎全部堵死，造米处）存有一块基建时遗留的圆形铁板异物，该异物已将水冷壁通流截面积几乎全部堵死，造成受热面管短时过热超温、脆性断裂是此次事故的直接原因。成受热面管短时过热超温、脆性断裂是此次事故的直接原因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征通流截面被堵异物尺寸案例案例6时间：时间：20092009年年1 1月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：主蒸汽管道温度测点缺陷设备名称：主蒸汽管道温度测点缺陷初始位置：右侧过热主蒸汽管道温度测点与主汽接管座安装焊

16、口缺陷初始位置：右侧过热主蒸汽管道温度测点与主汽接管座安装焊口主汽管道材质：主汽管道材质：10CrMo910 10CrMo910 温度测点材质：温度测点材质：1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 接管座材质：接管座材质：12Cr1MoV 12Cr1MoV 缺陷失效类别：原始焊接缺陷（层间未焊透及蒸汽涡流侵蚀双重作用）缺陷失效类别：原始焊接缺陷（层间未焊透及蒸汽涡流侵蚀双重作用）首爆口特征：爆口位于靠近主汽接管座熔合线一侧沿焊口首爆口特征：爆口位于靠近主汽接管座熔合线一侧沿焊口1/31/3处开裂，在主汽外泄高压气流急速冲刷处开裂，在主汽外泄高压气流急速冲刷作用下，开裂部位减薄明显边缘锋利，

17、部分母材已经丢失，形成长约作用下，开裂部位减薄明显边缘锋利，部分母材已经丢失，形成长约40mm40mm，宽约，宽约5mm5mm的条形孔洞。的条形孔洞。 原因分析：割开爆裂的右侧过热主蒸汽管道温度测点及加强管座，发现该温度测点封堵与加强管座原因分析：割开爆裂的右侧过热主蒸汽管道温度测点及加强管座，发现该温度测点封堵与加强管座之间焊口层间存在原始焊接未焊透缺陷（焊材为之间焊口层间存在原始焊接未焊透缺陷（焊材为TIG-Inconel 82TIG-Inconel 82），且现场安装焊口因内部介质长），且现场安装焊口因内部介质长期冲刷测点棱边，使之机械强度不断下降，在蒸汽涡流作用下造成焊口爆裂，造成停机

18、。期冲刷测点棱边，使之机械强度不断下降，在蒸汽涡流作用下造成焊口爆裂，造成停机。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征爆口位置爆口形态案例案例7时间：时间：20082008年年3 3月月 机组容量：机组容量：600MW 600MW 缺陷设备名称：屏式过热器缺陷设备名称：屏式过热器 缺陷初始位置：左数第一屏外圈第缺陷初始位置：左数第一屏外圈第1515根管出口段距顶棚根管出口段距顶棚50mm50mm处处缺陷管材质：缺陷管材质：T91 T91 缺陷管规格：缺陷管规格：38386.6mm6.6mm缺陷失效类别：短时过热（异物堵塞）缺陷失效类别：短时过热（异物堵塞）首爆口特征：爆口位于首爆口特征：爆口位于T

19、91T91与与TP347TP347异种钢焊接头上方，爆管沿纵向开裂破断，爆口长约异种钢焊接头上方，爆管沿纵向开裂破断，爆口长约15mm15mm，宽约，宽约2.5mm2.5mm，呈，呈鱼嘴形。爆口边缘明显减薄至鱼嘴形。爆口边缘明显减薄至1mm1mm，呈楔形，断裂面与外表面成一定夹角（约，呈楔形，断裂面与外表面成一定夹角（约4545），断口表面粗糙呈纤维状），断口表面粗糙呈纤维状。爆口附近管子内外表面均覆盖有一层较厚的黑褐色氧化皮，并且表面有许多平行的纵向氧化皮开裂。爆口宏。爆口附近管子内外表面均覆盖有一层较厚的黑褐色氧化皮，并且表面有许多平行的纵向氧化皮开裂。爆口宏观形貌如图观形貌如图1 1、图

20、、图2 2所示。所示。原因分析：原因分析：a) T91a) T91管子的正常金相组织为回火马氏体。而爆口边缘的金相组织为铁素体管子的正常金相组织为回火马氏体。而爆口边缘的金相组织为铁素体+ +贝氏体，表明该部位的金相组织贝氏体，表明该部位的金相组织都已发生相变，管壁的温度曾超过都已发生相变，管壁的温度曾超过AC1AC1点（点（835835），由于组织中有块状铁素体存在，说明其过热温度是处在），由于组织中有块状铁素体存在，说明其过热温度是处在AC1AC1AC3AC3两相区。两相区。b)b)以上分析表明，受检屏式过热器管爆口附近壁温曾升高至以上分析表明，受检屏式过热器管爆口附近壁温曾升高至AC1AC1AC3AC3两相区