Page 90 - 理化检验-物理分册2021年第四期

李 根, 等: 余热锅炉高压过热器取样管开裂原因

ϕ 16mm×2.5mm , 材料为 07Cr19Ni10 钢。取样管

位置如图 1 所示, 该取样管从炉顶西侧高压过热蒸
汽管道上引出, 水平延伸约 1.3 m 后垂直向下。取

样管水平段和垂直段均有抱箍进行固定。管子整体
未进行全封闭的保温处理, 仅是在管子外部简单包
裹了一层石棉布。为保证机组安全稳定运行, 笔者
对开裂的取样管进行了分析, 查明了开裂原因, 并提
出相应措施避免类似事件再次发生。

图 1 高压过热器取样管示意图

Fi g 1 Dia g ramofsam p lin gp i p e ofhi g hp ressure su p erheater
1 理化检验

1.1 宏观观察
将开裂的取样管拆除保温层后取下观察。如图
2 所示, 开裂位置位于取样管弯头的下部, 接近弯头
与水平段的结合位置。裂纹沿壁厚方向自外向内扩
展, 除该处裂纹外, 周围区域宏观上未见其他表面裂
纹。取样管水平段管子整体存在斜向上的变形, 弯 图 2 开裂取样管宏观形貌
管处角度大于 90° 。取样管表面存在大量白色盐状 Fi g 2 Macromorcholo gy ofthefracturedsam p lin gp i p e

渍迹和铁锈, 整体已完全失去金属光泽, 呈现较严重 a thewhole b thecrackedp art c thecrosssection
的氧化腐蚀形态。将开裂处完全掰开, 开裂处截面 1.2 化学成分分析
形貌如图 2c ) 所示, 断口附近呈黑色, 管壁无明显减 在取样管水平段横向切割取样, 采用 ARL8860

薄和胀粗现象, 断口凹凸不平, 表面仍有少量裂纹向 型台式直读光谱仪对其进行化学成分分析, 结果见

管壁方向延伸。 表 1 。 可 见 该 取 样 管 的 铬 元 素 低 于 GB / T5310 —
表 1 取样管的化学成分( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthesam p lin gp i p e massfraction %
元素 C Si Mn P Cr Ni S
实测值 0.052 0.43 0.86 0.055 17.13 8.01 0.008
标准值 0.04~0.10 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.030 18.00~20.00 8.00~11.00 ≤0.015
2017 《 高压锅炉用无缝钢管》 中对 07Cr19Ni10 无缝 果见表 2 。可见断口处硬度高于 GB / T5310 — 2017

钢管的要求, 磷元素高于标准要求, 镍元素含量接近 的要求, 说明取样管弯头在冷弯加工时存在加工硬
标准要求的下限值。 化的情况 [ 2 ] 。
1.3 硬度测试 表 2 取样管的硬度测试结果

Tab 2 Hardness testresultsofthesam p lin gp i p e
根据 GB / T4340.1 — 2009 《 金属材料 维氏硬度 HV10
试验 第 1 部分: 试验方法》, 采用 Shimadzu 型显微 项目 直段处 断口处

实测值 194 , 190 , 193 211 , 209 , 210
硬度仪对取样管直段处和断口处进行硬度测试, 结 标准值 150~200
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