Page 83 - 理化检验-物理分册2022年第六期

单诗剑, 等: 锅炉水冷壁爆管原因

1 理化检验

1.1 宏观观察
爆管现场照片如图 1 所示, 其中 b 管为失效管
道, a , c管为其相邻管道。对水冷壁外管墙面进行
观察, 发现在爆口处附近外墙面的红棕色保护墙变
黑, 这是因为炉管外墙面遇到爆管泄漏的水后在高
温下变黑, 观察外墙面并没有明显腐蚀或者磨损现
象, 表明烟气侧未发生故障。与爆管相邻的 a , c管
外壁存在明显的沟槽状冲刷痕迹, 靠近爆口侧的沟
槽边缘较为圆滑, 远离爆口侧的沟槽有明显棱角, 说
明沟槽是 b管泄漏后工质向两侧冲刷引起的。

图 3 b , c管向火面内壁宏观形貌
1.2 化学成分及力学性能测试
b管的化学成分如表 1 所示, 符合标准 ANSI /
图 1 爆管现场照片
ASTM A210 — 1996 《 锅炉和过热器用中碳素无缝
爆口的宏观形貌如图 2 所示, 由图 2 可知: 爆口 钢管规范》 的要求。在 b管距爆口处上、 下未鼓包区
位于水冷壁管向火面, 经测量, 爆口长为 60mm , 宽 域各截取一段炉管, 以加工力学性能试样, 分别对向

为25mm , 呈喇叭口状, 边缘明显减薄, 爆口略偏离 火面和背火面进行力学性能测试, 结果如表 2 所示。
管子中心轴线, 整体呈塑性开裂特征, 爆管外表面无 测试结果表明, 这些部位的断后伸长率、 屈服强度、
明显冲刷痕迹, 同时内、 外壁氧化皮厚度较薄, 且在 抗拉强度、 硬度等均符合标准 ANSIASTM A210 /

爆口附近没有看到平行于爆口的纵向裂纹。进一步
A210M 的要求。
对爆口边缘进行壁厚测量, 在爆口上侧沿顺时针方 表 1 b管的化学成分 %
向 测 量 一 周, 发 现 爆 口 边 缘 的 最 小 壁 厚 仅 为
质量分数

1.2mm , 位于左侧凸起的中间部位。 项目
Si C Mn S P

实测值 0.224 0.15 0.41 <0.0001 0.014
标准值 ≥0.10 ≤0.27 ≤0.93 ≤0.035 ≤0.035
表 2 b管的力学性能测试结果

断后伸长 屈服强度 / 抗拉强度 / 硬度 /
项目
率 / % MPa MPa HB
爆口上部向火面 31.5 310 439 120
爆口上部背火面 34 307 451 118
图 2 爆口宏观形貌 实测值
爆口下部向火面 30 313 448 123
对 b管爆口部位及c管的相同位置取样进行剖
爆口下部背火面 31 304 441 114
管检查( 见图 3 ), 由图 3 可知, b 管向火面内壁存在
标准值 ≥30 ≥255 ≥415 ≤143
明显的氧化皮剥离痕迹, 有氧化皮脱落留下的凹陷
和孔洞, c管向火面内壁呈红棕色, 表面较为光滑, 1.3 金相检验与能谱分析
无腐蚀迹象。 b , c管的显微组织如图 4 所示, 由图 4 可知: 爆
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