Page 71 - 理化检验-物理分册2023年第八期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202308014

锅炉旋风分离器水冷壁过热管开裂原因

曹慧泉 , 刘 勇 , 黄六一 , 钟丰平 , 王 锋 , 刘继权 2
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( 1. 浙江省特种设备科学研究院, 杭州 310000 ; 2. 浙江尤夫高新纤维股份有限公司, 湖州 313000 )
摘 要: 某锅炉旋风分离器水冷壁过热管多次发生开裂事故, 采用宏观观察、 化学成分分析、 金
相检验、 硬度测试、 扫描电镜及能谱分析等方法对开裂原因进行分析。结果表明: 过热管长期处于

450℃以上的高温状态, 珠光体组织球化明显, 显微组织的劣化导致过热管的强度和硬度下降; 被
氧化腐蚀减薄的过热管在蒸汽压力的作用下胀粗变形, 最终导致过热管开裂。
关键词: 过热管; 氧化腐蚀; 珠光体球化; 开裂

中图分类号: TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 08-0055-04

Causeofcrackin g ofwaterwallheat p i p eofboilerc y clonese p arator

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CAOHui q uan , LIUYon g HUANGLiu y i , ZHONGFen gp in g WANGFen g LIUJi q uan 2
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( 1.Zhe j ian gAcadem y ofS p ecialE q ui p mentScience , Han g zhou310000 , China ;

2.Zhe j ian gUnfullIndustrialFibreCo. , Ltd. , Huzhou313000 , China )

Abstract : Theoverheat p i p eofwaterwallofaboilerc y clonese p aratorcrackedman y times.Thecauseof

crackin g wasanal y zed b y meansof macrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , metallo g ra p hic

examination , hardnesstest , scannin g electronmicrosco p eandener gy s p ectrumanal y sis.Theresultsshowthatthe

su p erheat p i p ewasinahi g htem p eraturestateabove450℃foralon g time , andthe p earlites p heroidizationwas

obvious.Thedeteriorationofthemicrostructureledtothedecreaseofthestren g thandhardnessofthesu p erheat

p i p e.Theheat p i p ethinnedb y oxidationcorrosionswelledanddeformedundertheactionofsteamp ressure , which

eventuall y ledtothecrackin g oftheheat p i p e.

Ke y words : heat p i p e ; oxidationcorrosion ; p earlites p heroidization ; crackin g
水冷壁过热管是锅炉实现热量传递与交换的主 分析其开裂原因, 以防上该类问题再次发生。
要部件, 也是锅炉的主要受热部件, 其失效情况较为
常见。水冷壁管爆管失效不仅会导致锅炉停机, 造 1 理化检验
成很大的经济损失, 还可能会引发严重的安全事 1.1 宏观观察
故 [ 1-3 ] 。 开裂过热管宏观形貌如图1所示, 第一次爆管
某化纤公司的锅炉旋风分离器水冷壁过热管自 区域表面有明显的黑色皲裂物质, 初步判断该物质
投入使用以来, 两次发生爆管开裂事故, 发生开裂的 为高温下的氧化或碳化产物, 同时该管爆管位置有
部位不同, 但均位于旋风分离器处, 爆管造成大量蒸 明显 的 胀 粗 现 象, 管 外 径 由 38 mm 胀 粗 至

汽泄漏, 严重影响机组的安全稳定运行。开裂过热管 40.5mm 。第二次爆管区域内表面也发现了黑色物
的材料为20G钢, 成型工艺为热轧, 热处理状态为正 质。为了方便区分, 将第一次爆管区域命名为1号

火。管内介质为水和过热蒸汽, 正常工作温度为384 试样, 将第二次爆管区域命名为2号试样, 将第二次

℃ , 压力为13.4MPa 。笔者采用一系列理化检验方法 爆管区域附近的未爆管管子命名为3号试样, 将新
装的管子命名为4号试样。
收稿日期: 2023-03-14 1.2 化学成分分析
基金项目: 浙江省特科院科技创新项目( ZTJ-202101017 ) 使用直读光谱仪对试样进行化学成分分析, 结
作者简介: 曹慧泉( 1990- ), 男, 工程师, 主要从事金属材料力学
果如表1所示, 由表1可知: 试样的化学成分均符合
性能检验和失效分析工作, 943764316@ qq .com
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