国电红电水冷壁管爆管分析

PAGE66号炉后墙未燃带水冷壁爆管原因分析国电新疆红雁池发电有限公司幸福摘要：6号炉水冷壁频繁出现爆管，严重威胁机组安全运行，增加工作人员的劳动强度；为了解决以上问题进行分析、查找、解决问题，提高机组安全、经济可靠性运行。关键词：液态排渣炉爆管分析原因查找解决提高安全、经济、可靠性我厂6号炉为WGZ-220/100-10型，液态排渣炉。1982年11月投产，由于炉底频繁泄漏，2005年9月对前后墙未燃带以下及炉底管排全部更换。在2010年3月至8月15日不到半年的时间里更换管段就发生了6次泄漏，虽然爆管没有发生在同一根管子上，但都发生在2005年更换过的前、后墙的不同循环回路中，为此对几次爆管进行全面检查并进行综合分析。泄漏管排检查情况2010年3月10日6号炉水冷壁爆管管排为14米层后墙水冷壁从甲向乙数第24排，距离2005年9月炉底更换焊口以下约300mm,爆口形状椭圆形，具体尺寸（长*宽）80*60mm（附图二所示）；同时对相邻管道进行厚度和硬度检测。泄漏部位（炉内）管壁厚度减薄严重（用游标卡尺测量）为1.50、1.56、2.00、2.10、2.26、4.60mm,炉内其它管壁（厚度仪检测）厚度为4.8-5.4mm之间；汽水最先冲刷到的管段（靠2号角第20-24根管）硬度值都偏高，为210-280HB；另一侧（第25根以后管）在125-187HB之间。根据检测结果分析决定对硬度值偏大的管（20-24根）进行割管检测，发现21号管内部腐蚀产物较多；先后対后墙水冷壁进行两次全面检查，其中共发现2.7-4.0mm以下的管共7根，表面变形及蠕胀超标的3根，对10根割管检查发现内部腐蚀较多5月25日至8月10日每次对6号炉进行割管检测、现场厚度测量及内壁腐蚀涡流探伤，发现部分管排不合格，并进行割管更换；根据爆管和泄漏管管排以及随机抽管检查结果得知前、后墙水冷壁存在腐蚀已不是个性。在炉内腐蚀管排分布如图一：查阅2005年9月6号炉大修技改资料，其更换原因是结垢超标，并且多次发生泄漏的情况下采取的更换方案。同时没有对更换水冷壁进行内壁保护处理。二、分析内容：1、爆管材质化学成分分析（委托电科院进行分析）:（1）未燃带无腐蚀光管取样成分分析结果C%Si%Mn%S%P%Fe%10.1980.2110.4370.0370.053其余20.1960.2060.4160.0370.046其余30.2160.2160.4230.0350.052其余平均值0.2030.2110.4250.0360.050其余GB5310-198520G0.17-0.240.17-0.370.35-0.65≤0.035≤0.035/（2）未燃带存在腐蚀坑管样光谱成分分析结果C%Si%Mn%S%P%Fe%10.2930.2990.5110.0290.060其余20.0300.3000.5080.0290.050其余30.2670.2970.5080.0270.050其余平均值0.2880.2990.5090.0290.053其余GB5310-198520G0.17-0.240.17-0.370.35-0.65≤0.035≤0.035/根据管材化学成分分析由上表可知：水冷壁管材成分符合标准要求。检查出内部有严重腐蚀管排数检查出内部有严重腐蚀管排数图一泄漏管排分布图2、爆管宏观检查（1）爆管型貌爆管位于折焰角下部斜坡处,爆口形状似长方形，具体尺寸（长*宽）140mm*50mm；爆口边缘成钝边，爆口另一侧约向外翻起，内部有（长*宽）150mm*35mm的面积不同程度的腐蚀；形貌如下图：2.1、爆管全貌2.1、爆管全貌2.2、爆口开始泄漏部位厚度1.5mm图二爆管外形图（2）爆管内表面管壁（向火侧）内有大小、深度无规律的腐蚀坑，开始变形泄漏部位其尺寸为20mm*35mm的椭圆形，内表面没有明显的残余的附作物，可能在爆管时由于汽水冲击或振动而脱落；可见爆管最小厚度如下图表：图三爆管测量部位图表一： 测点硬度厚度测点硬度厚度测点硬度厚度11265.191872.0171654.121304.9101772.7181454.331275.0111903.0191234.841224.7121894.0201304.951194.9131922.4211225.061305.0141862.7221195.171264.4151793.181754.2161883.53、爆管宏观和微观显微组织图（1）管的内表面宏观图4.2、内部裂纹44.2、内部裂纹4.1、水冷壁爆管内部腐蚀图四爆管内部详图未燃带爆口开始泄漏部位垢被冲刷后的金属被腐蚀的形状未燃带其余管内部形成溃疡腐蚀的垢层未燃带爆口开始泄漏部位垢被冲刷后的金属被腐蚀的形状未燃带其余管内部形成溃疡腐蚀的垢层图五后墙爆管内部详图图六未燃带爆管内壁腐蚀全貌（2）爆口显微组织图及分析经过对爆管断面进行显微组织分析发现内壁腐蚀产物下沿晶间已经产生许多裂纹如下图：9.2远离内壁组织正常9.1内壁晶界裂纹8.1爆管微观裂纹全貌400*9.2远离内壁组织正常9.1内壁晶界裂纹8.1爆管微观裂纹全貌400*图八爆管断面显微组织（400*）图九爆管断面内壁显微组织（400*）查阅相关资料所得：积垢对促进金属的腐蚀起着催化作用，一旦出现积垢，附着的杂质促使金属被腐蚀开始加剧。特别是在热状态下只要很短的时间就会引起严的管壁重腐蚀和损坏；同时根据相关资料还得知折焰角和未燃带上、下均很容易形成氢腐蚀和垢下腐蚀。这种腐蚀是管内表面因氧的侵蚀作用造成坑蚀，它是在一个小范围内的管壁上发生电池作用，从而导致炉管壁腐蚀。10.1爆管迎火外表面为正常组织11.1爆管背火外表面为正常组织根据图九400*倍显微镜下可以看出：爆管内壁有沿晶间裂纹，而远离爆管内壁的母材为严重球化现象。10.1爆管迎火外表面为正常组织11.1爆管背火外表面为正常组织图十爆管迎火外表面显微组织（400*）图十一爆管背火外表面显微组织（400*）根据图十、十一400*倍显微镜下可以看出：爆管迎火外表面显微组织为（铁素体+珠光体组织）正常组织。根据材料的化学成分分析和显微组织分析说明，该材质的成分并无异常，所发生的爆管与材料无关。三、爆管原因分析从以上材料和爆管特征来分析所得：20G钢在正常的工艺条件下，其正常的组织应当为珠光体+铁素体。由于得到上述晶间裂纹组织，则必须是管壁受到大于本材料现在能承受的内力作用，同时严重的长时间超温导致氧化皮逐渐加厚，形成严重的垢下腐蚀，且面积日益扩大，腐蚀部位腐蚀产物增加导致介质流动受限，水冷壁基体材料不断减薄使管材无法承受管内压力，使管壁鼓胀变形而导致爆管。综上所述，这是一起典型的垢下腐蚀导致水冷壁管壁损耗、减薄而爆管。四、处理方案根据爆管原因分析可以看出：此起爆管的原因是由于垢下腐蚀所致。由于垢下腐蚀存在的范围很广，可以断定，6号炉水冷壁已存在大面积腐蚀。为了消除再次爆管带来的安全事故，最终决定更换相关腐蚀严重部位管道。五、预防与建议在以后的机组检修时，如果更换较大面积的管排，建议更换后一定要进行防腐处理（酸洗、碱洗）；同时在运行期间要加强炉水、凝结水