国电康平发电有限公司2台600 MW机组锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英国MITSUIBABCOCK公司技术设计、制造的一次中间再热、变压运行，带内置式循环泵启动系统，固态排渣、单炉膛平衡通风、尾部双烟道、全钢构架悬吊结构、全封闭布置的超临界直流锅炉，型号为HC-1900/25.4-YM3。锅炉水冷壁为膜式水冷壁，从冷灰斗进口一直到标高46 659 mm的中间混合集箱之间为螺旋管水冷壁，炉膛上部为垂直管屏。机组投产2个月后2台锅炉的水冷壁先后各发生2次爆管事故，爆管位置均在炉膛下部前后墙冷灰斗部位的螺旋管水冷壁。对爆管部位取样进行化学成分分析、金相分析，并对该部位材料及应力特点进行分析，以找出水冷壁爆管的原因，解决了水冷壁连续爆管影响机组安全运行的问题。富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，同时我们还有大量的杨木木屑颗粒燃料和玉米秸秆颗粒燃料出售。
1、冷灰斗部位水冷壁结构及爆管部位
冷灰斗及炉膛下部采用螺旋管水冷壁，为焊接膜式壁。螺旋管圈规格为∮38.1×7.5 mm、∮38.1x9 mm，材质为15CrMoG，由492根组成。密封扁钢双面坡口，厚6.4 mm，材质为15CrMoG。安装时采用地面预组大屏、先定位管屏位置再对口后烧密封的施工方法，焊接工艺及安装标准均符合国家标准。
水冷壁爆管区域位于炉膛前后墙冷灰斗部位水冷壁的下部，爆管区域基本位于同一个水平断面，爆管部位集中、管束多，其中1号炉共爆管121根，2号炉共爆管87根。
2、化学成分分析
对爆管区域的钢管及中间焊缝（扁钢）取样进行化学成分分析，分析结果见表1。由表l可知，钢管的化学成分正常，符合GB5310标准15CrMoG钢要求；中间焊缝成分基本符合与15CrMoG钢匹配的焊材成分要求（中间焊缝存在焊材与母材成分混合现象，成分波动较大），说明不是材质原因引起爆管。
3、金相分析
3.1宏观分析
在爆管水冷壁样品上取下2段钢管进行宏观分析。样品中间焊缝横向裂纹较多，且为裂纹源；其中一段中间焊缝裂纹已有多处扩展到钢管使钢管出现环向裂纹；另一段除有l处中间焊缝裂纹扩展到钢管使钢管出现环向裂纹外，焊缝和钢管连接处出现纵向裂纹。
3.2微观分析
在钢管与中间焊缝连接处取样进行微观分析，发现裂纹起始于焊缝，止于钢管。钢管组织为铁素体+贝氏体，焊缝组织为贝氏体+少量铁素体，为正常组织。
4、应力分析
造成该区域水冷壁爆管的应力来源可能有以下几个方面。
a．安装时若管屏转角部位两侧螺旋水冷壁管屏的平整度和长度不好，或前后左右对应的安装标高相对位置不一致，运行中会产生剪应力和扭应力，出现大面积撕裂鳍片。电建公司及监理公司证明在水冷壁安装时工艺非常严格，且从钢管的断裂现象及数量上分析也不是安装应力引起爆管。
b．焊接质量不良产生残余应力。由于鳍片焊接过程中未按国家行业标准的工艺进行热处理，存在残余热应力；鳍片端头不合理的火焰切割缺口、管片局部结构应力集中及吊装和运输过程中的局部受力不均等原因，也会导致个别管片局部出现宏观裂纹，甚至发生断裂。而钢管和焊缝的组织正常，证明不是焊接质量不良引起爆管。
c．运行调整方式不当可引起热应力。爆管部位为炉膛低温区，运行中不会产生过大热应力，不会使管子发生局部断裂。
d．如水冷壁管内有杂质堵管会造成局部过热爆管。而爆管区域水冷壁进行管内检查无杂物堵管，可排除此因素。
e．管道设计内外壁温差低于160℃，若钢管内外壁温差达到200℃以上会造成热应力骤增，使管道出现裂纹。从断裂现象看．横向裂纹起始于中间焊缝并向钢管扩展，有的已造成钢管环向开裂；纵向裂纹位于钢管与焊缝连接处。可确定为钢管局部温差过大，局部热应力超过钢管强度极限，造成焊缝横向和纵向开裂，进而扩展造成钢管环向开裂泄漏。
5、爆管原因分析
针对能产生钢管局部温差过大的原因进行了全面检查、试验。
a．受热面保温。经检查保温良好，且发生水冷壁爆管的部位属“内爆”，即使保温不好也不会产生200℃以上的温差，证明不是由保温引起。
b．炉底漏风。炉底水封良好，捞渣机箱体液位正常，不会出现炉底大量漏风使水冷壁下部被冷风冷却现象。
c．通过观察发现泄漏区域水冷壁表面上的积灰有于涸的水痕，通过进一步试验，在投渣斗喷淋水时发现泄漏区域水冷壁有被渣斗喷淋水喷淋现象发生。经测算，渣斗喷淋水水温约为20℃，当水冷壁进口的给水温度达到280℃时，被喷淋水喷淋部位的水冷壁内外壁温差可达到260℃，温差产生的热应力足以造成水冷壁断裂（水冷壁断裂区域和被渣斗喷淋水喷淋区域恰好吻合）。分析认为就是这个原因使水冷壁管束同时断裂。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
经过厂家确认，炉底渣斗喷淋水管的喷水孔方向设计有误，正常应是喷水孔朝下部喷水，装反后向上部喷水，部分喷水直接喷到前后墙冷灰斗部位水冷壁下部，造成水冷壁外壁被喷水冷却，温差过大产生的热应力造成水冷壁断裂。厂家对喷水管进行重新设计改装，喷水孔改为向下，问题得以解决。
机组重新启动后锅炉运行一直比较稳定。该区域未再发生水冷壁爆管事故。国电康平发电有限公司锅炉水冷壁爆管部位在国内锅炉爆管事故中很少见，事故比较典型，对锅炉的水冷壁爆管研究有很好的借鉴意义，也为同类型机组的安装和运行提供了经验。
1、冷灰斗部位水冷壁结构及爆管部位
冷灰斗及炉膛下部采用螺旋管水冷壁，为焊接膜式壁。螺旋管圈规格为∮38.1×7.5 mm、∮38.1x9 mm，材质为15CrMoG，由492根组成。密封扁钢双面坡口，厚6.4 mm，材质为15CrMoG。安装时采用地面预组大屏、先定位管屏位置再对口后烧密封的施工方法，焊接工艺及安装标准均符合国家标准。
水冷壁爆管区域位于炉膛前后墙冷灰斗部位水冷壁的下部，爆管区域基本位于同一个水平断面，爆管部位集中、管束多，其中1号炉共爆管121根，2号炉共爆管87根。
2、化学成分分析
对爆管区域的钢管及中间焊缝（扁钢）取样进行化学成分分析，分析结果见表1。由表l可知，钢管的化学成分正常，符合GB5310标准15CrMoG钢要求；中间焊缝成分基本符合与15CrMoG钢匹配的焊材成分要求（中间焊缝存在焊材与母材成分混合现象，成分波动较大），说明不是材质原因引起爆管。
3、金相分析
3.1宏观分析
在爆管水冷壁样品上取下2段钢管进行宏观分析。样品中间焊缝横向裂纹较多，且为裂纹源；其中一段中间焊缝裂纹已有多处扩展到钢管使钢管出现环向裂纹；另一段除有l处中间焊缝裂纹扩展到钢管使钢管出现环向裂纹外，焊缝和钢管连接处出现纵向裂纹。
3.2微观分析
在钢管与中间焊缝连接处取样进行微观分析，发现裂纹起始于焊缝，止于钢管。钢管组织为铁素体+贝氏体，焊缝组织为贝氏体+少量铁素体，为正常组织。
4、应力分析
造成该区域水冷壁爆管的应力来源可能有以下几个方面。
a．安装时若管屏转角部位两侧螺旋水冷壁管屏的平整度和长度不好，或前后左右对应的安装标高相对位置不一致，运行中会产生剪应力和扭应力，出现大面积撕裂鳍片。电建公司及监理公司证明在水冷壁安装时工艺非常严格，且从钢管的断裂现象及数量上分析也不是安装应力引起爆管。
b．焊接质量不良产生残余应力。由于鳍片焊接过程中未按国家行业标准的工艺进行热处理，存在残余热应力；鳍片端头不合理的火焰切割缺口、管片局部结构应力集中及吊装和运输过程中的局部受力不均等原因，也会导致个别管片局部出现宏观裂纹，甚至发生断裂。而钢管和焊缝的组织正常，证明不是焊接质量不良引起爆管。
c．运行调整方式不当可引起热应力。爆管部位为炉膛低温区，运行中不会产生过大热应力，不会使管子发生局部断裂。
d．如水冷壁管内有杂质堵管会造成局部过热爆管。而爆管区域水冷壁进行管内检查无杂物堵管，可排除此因素。
e．管道设计内外壁温差低于160℃，若钢管内外壁温差达到200℃以上会造成热应力骤增，使管道出现裂纹。从断裂现象看．横向裂纹起始于中间焊缝并向钢管扩展，有的已造成钢管环向开裂；纵向裂纹位于钢管与焊缝连接处。可确定为钢管局部温差过大，局部热应力超过钢管强度极限，造成焊缝横向和纵向开裂，进而扩展造成钢管环向开裂泄漏。
5、爆管原因分析
针对能产生钢管局部温差过大的原因进行了全面检查、试验。
a．受热面保温。经检查保温良好，且发生水冷壁爆管的部位属“内爆”，即使保温不好也不会产生200℃以上的温差，证明不是由保温引起。
b．炉底漏风。炉底水封良好，捞渣机箱体液位正常，不会出现炉底大量漏风使水冷壁下部被冷风冷却现象。
c．通过观察发现泄漏区域水冷壁表面上的积灰有于涸的水痕，通过进一步试验，在投渣斗喷淋水时发现泄漏区域水冷壁有被渣斗喷淋水喷淋现象发生。经测算，渣斗喷淋水水温约为20℃，当水冷壁进口的给水温度达到280℃时，被喷淋水喷淋部位的水冷壁内外壁温差可达到260℃，温差产生的热应力足以造成水冷壁断裂（水冷壁断裂区域和被渣斗喷淋水喷淋区域恰好吻合）。分析认为就是这个原因使水冷壁管束同时断裂。富通新能源生产销售的生物质锅炉以及木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料是客户们不错的选择。
经过厂家确认，炉底渣斗喷淋水管的喷水孔方向设计有误，正常应是喷水孔朝下部喷水，装反后向上部喷水，部分喷水直接喷到前后墙冷灰斗部位水冷壁下部，造成水冷壁外壁被喷水冷却，温差过大产生的热应力造成水冷壁断裂。厂家对喷水管进行重新设计改装，喷水孔改为向下，问题得以解决。
机组重新启动后锅炉运行一直比较稳定。该区域未再发生水冷壁爆管事故。国电康平发电有限公司锅炉水冷壁爆管部位在国内锅炉爆管事故中很少见，事故比较典型，对锅炉的水冷壁爆管研究有很好的借鉴意义，也为同类型机组的安装和运行提供了经验。
