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130T/H锅炉导气管失效分析
发布时间：2013-04-29 09:00 来源：未知
1、概况
该130T/H锅炉为武汉锅炉厂1987年8月制造出厂，1989年10月安装完毕，投入生产累计运行9万小时。设计出口压力为3.82Mpa，设计出口温度为450℃，在对该炉内部检验时发现：该炉高温过热器出口集箱的六根导气管均有明显胀粗并表面布满细小裂纹。
2、检验内容及结果
2.1宏观检验
胀粗的6根导气管位于高温过热器联箱，材质为20#，规格为133*6。该6根导气管在高温过热器联箱管接头焊缝以上均发生明显胀粗，其中最大胀粗10.67%，并且表面布满微小裂纹。
2.2化学成份分析
截取导气管胀粗最严重的部位在专业实验室进行化学成份分析，分析结果列于表2-2。
分析结果表明导气管的化学成份符合GB3087-YB(T)33标准的要求。
2.3金相分析
对在现场及在专业实验室对胀粗严重的部位取样进行分析，其组织为铁素体十碳化物+石墨。珠光体形态已消失，铁素体晶界及晶内的碳化物明显长大，按DL/T674-1999（火电厂用20#珠光体球化评级标准）评定，珠光体球化程度为5级。部分炭化物分解形成石墨，石墨球较大，比较分散，石墨化比较明显。按DL438-2000评定，石墨化程度为2级。
2.4力学性能分析
对胀粗严重部位实物进行力学性能分析，蠕胀胀粗部位其抗拉强度大幅下降，这也证明了导气管组织发生明显的珠光体球化和石墨化。
3、分析讨论
3.1珠光体球化。20#钢管为珠光体钢，这种钢的正常组织是由珠光体晶粒与铁素体晶粒组成，珠光体晶粒中的铁素体及渗碳体是呈薄片状相互间夹。片状物表面能远比球状物的表面能大，根据热力学第二定律：具有较大能量的状态有自行向能量小的状态转变的趋势，所以可以认为片状珠光体是一种不稳定的组织，其中渗碳体有自行转变成球状并聚集成大球的趋势。可见温度对珠光体球化影响极大，如果温度提高几十度，球化时间减少到只有原来的几百分之一。
3.2石墨化。石墨化是低碳钢长期在高温条件下发生的一种使脆性急剧增大的危险组织结构变化，是渗碳体在高温长期作用下的自行分解的一种现象，也称析磨现象，Fe3C一3Fe+C(石墨)。石墨化现象只出现在高温下，对于碳钢约在450℃以上。该炉导气管珠光体已完全球化，并伴有明显的石墨化现象，证明该炉存在长期超温运行。
3.3珠光体球化对金属材料性能的影响。珠光体球化对材料性能的影响主要表现在对室温机械性能和高温机械性能的变化上。珠光体球化会使材料的室温强度降低约20%～30%。
珠光体球化对高温机械性能的影响。珠光体球化会使材料的蠕变极限和持久强度明显下降。严重球化对0.5M。高温强度的影响为482℃蠕变极限降低46%，持久强度降低52%。由此可见，珠光体球化对材料的高温强度影响是很大的，它加速了高温承压元件使用过程中的蠕变速度。
3.4导气管胀粗机理。
综上所述，该炉导气管发生严重胀粗并且表面有蠕变裂纹为长期超温运行所致。对该炉运行记录及主要测温装置检查发现，该炉主蒸汽温度测量仪表及控温装置长期失灵，致使主蒸汽导气管长期超温运行。该炉高温过热器6根导气管胀粗严重并表面有大量蠕变裂纹，所以应及时更换胀粗导气管并立即恢复主蒸汽测温报警装置。虽然主蒸汽导管没有过热器管工作环境恶劣，但导气管在锅炉外，一旦发生事故，后果不堪设想。因此同一牌号金属材料用于蒸汽管道时所允许的最高温度比用于过热器管的最高使用温度低30～50℃，因此该炉导气管应选用更高级别的合金钢管。
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