锅炉管典型事故案例解析

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1、锅炉管典型事故案例解析 主讲：王朝军主讲：王朝军案例案例1时间：时间：20112011年年7 7月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：后屏过热器缺陷设备名称：后屏过热器缺陷初始位置：左数第缺陷初始位置：左数第1010后屏前数第后屏前数第1414根内圈加持管异种钢接头中间焊口根内圈加持管异种钢接头中间焊口缺陷管材质：焊口上部缺陷管材质：焊口上部G102G102、焊口下部、焊口下部SA-213TP347H SA-213TP347H 缺陷管规格：缺陷管规格：54549mm9mm缺陷失效类别：异种钢接头焊口蠕变损伤缺陷失效类别：异种钢接头焊口蠕变损伤首爆口特征：爆口周围管子内

2、、外壁未见腐蚀坑穴；未发生管壁胀粗、减薄、过热迹象；断裂面平整且位首爆口特征：爆口周围管子内、外壁未见腐蚀坑穴；未发生管壁胀粗、减薄、过热迹象；断裂面平整且位置基本一致，断裂面位于置基本一致，断裂面位于G102G102一侧熔合线上边缘，具有该类接头早期失效的典型特点；断口环状开裂周长一侧熔合线上边缘，具有该类接头早期失效的典型特点；断口环状开裂周长约约170mm170mm，裂口最宽处缝隙约，裂口最宽处缝隙约1mm1mm，裂缝为锯齿形，复员开裂焊缝后无缺损丢失部分，焊缝两端管径测量仍，裂缝为锯齿形，复员开裂焊缝后无缺损丢失部分，焊缝两端管径测量仍然为然为54mm54mm。原因分析：磁记忆检测发现

3、，异种钢接头存在较严重应力集中，加速了原因分析：磁记忆检测发现，异种钢接头存在较严重应力集中，加速了碳迁移碳迁移。该焊接接头。该焊接接头G102G102侧热影响侧热影响区的碳含量相对较高，较多的碳化物得以析出、聚集，使材料的蠕变强度降低，蠕变脆性增大，同时也使区的碳含量相对较高，较多的碳化物得以析出、聚集，使材料的蠕变强度降低，蠕变脆性增大，同时也使基体固溶体中基体固溶体中CrCr含量下降，材料的抗氧化能力降低，高温运行中该部位表面优先氧化。同时，碳化物析出含量下降，材料的抗氧化能力降低，高温运行中该部位表面优先氧化。同时，碳化物析出聚集破坏了晶界部位显微组织的连续性，构成环境中的氧向接头内部

4、扩散的快速通道，晶界氧化后形成的聚集破坏了晶界部位显微组织的连续性，构成环境中的氧向接头内部扩散的快速通道，晶界氧化后形成的氧化物比容增大，在晶界造成氧化物比容增大，在晶界造成“楔子效应楔子效应”，使晶界的内应力增大，蠕变沿晶界滑移。而滑移的结果使晶，使晶界的内应力增大，蠕变沿晶界滑移。而滑移的结果使晶界的缺陷增多，又促进了晶界氧化向内扩展，最终在界的缺陷增多，又促进了晶界氧化向内扩展，最终在G102G102侧熔合线附近形成了一个薄弱区域。侧熔合线附近形成了一个薄弱区域。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征环状开裂部位上部断口下部断口 图1：首爆口复原后形貌特征 图2：断口截面形貌特征 案例案例

5、2时间：时间：20052005年年7 7月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：包墙过热器缺陷设备名称：包墙过热器 缺陷初始位置：水平烟道下部包墙过热器前数第缺陷初始位置：水平烟道下部包墙过热器前数第1 1根管（标高根管（标高51.551.5米）米） 缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：51516mm6mm缺陷失效类别：焊接质量不合格（咬边）缺陷失效类别：焊接质量不合格（咬边）首爆口特征：宏观检查首爆管鳍片部位存在较为严重的焊接缺陷。破口沿焊缝熔合线母材一侧纵向首爆口特征：宏观检查首爆管鳍片部位存在较为严重的焊接缺陷。破口沿焊

6、缝熔合线母材一侧纵向开裂，咬边深度达开裂，咬边深度达2mm2mm；破口附近管壁厚、管外径未见明显变化。外泄气流将相邻管间鳍片吹损严重；破口附近管壁厚、管外径未见明显变化。外泄气流将相邻管间鳍片吹损严重同时将炉后侧水冷壁拉稀管（规格同时将炉后侧水冷壁拉稀管（规格63.563.57.5mm7.5mm）右数第）右数第3434根管吹爆，次爆口呈根管吹爆，次爆口呈“口唇口唇”状开裂，状开裂，轴向长约轴向长约170mm170mm，径向宽约，径向宽约55mm55mm，破口边缘管壁减薄明显似，破口边缘管壁减薄明显似“刀刃刀刃”状，最薄处仅有状，最薄处仅有1mm1mm；破口附近；破口附近管径无胀粗现象；破口管子

7、内、外壁无腐蚀、氧化、结垢现象发生。管径无胀粗现象；破口管子内、外壁无腐蚀、氧化、结垢现象发生。原因分析：由于鳍片原始基建安装焊缝焊接时采用大电流或电弧过长、焊条倾斜角度不正确，致使原因分析：由于鳍片原始基建安装焊缝焊接时采用大电流或电弧过长、焊条倾斜角度不正确，致使焊接边缘局部加热过于集中造成临近焊缝母材出现被熔化现象，即焊接边缘局部加热过于集中造成临近焊缝母材出现被熔化现象，即“咬边咬边”缺陷。随机组长期运行缺陷。随机组长期运行，咬边部位强度最薄弱点首先发生疲劳裂纹并延伸贯穿至管内壁，是造成此次事故的主要原因。，咬边部位强度最薄弱点首先发生疲劳裂纹并延伸贯穿至管内壁，是造成此次事故的主要原

8、因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征咬边产生微裂纹部位案例案例3时间：时间：20012001年年1212月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：低温过热器缺陷设备名称：低温过热器 缺陷初始位置：左数第缺陷初始位置：左数第1818排前数第排前数第4 4根管（标高根管（标高4444米）米）缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：57577 mm7 mm缺陷失效类别：原始材质缺陷（裂纹）缺陷失效类别：原始材质缺陷（裂纹）首爆口特征：首爆口沿管子弯头侧外弧呈纵向笔直开裂，两侧较尖，张口极小，长约首爆口特征：首爆口沿管子弯头侧外弧呈纵向笔

9、直开裂，两侧较尖，张口极小，长约40mm40mm，最大缝隙，最大缝隙宽度约宽度约0.5mm0.5mm；爆口处管壁无减薄、管径无胀粗迹象；首爆管弯头部位椭圆度未超标；爆口附近管子；爆口处管壁无减薄、管径无胀粗迹象；首爆管弯头部位椭圆度未超标；爆口附近管子内、外壁光洁，无过热、无氧化迹象。内、外壁光洁，无过热、无氧化迹象。原因分析：经对首爆口管内壁侧外弧处清洗仔细检查有微小裂纹存在，判断为管材拉拔工艺不当或原原因分析：经对首爆口管内壁侧外弧处清洗仔细检查有微小裂纹存在，判断为管材拉拔工艺不当或原坯原料中有缺陷（裂纹或气泡等）造成，微裂纹伴随机组频繁增减负荷、升降温，在交变应力作用下坯原料中有缺陷（

10、裂纹或气泡等）造成，微裂纹伴随机组频繁增减负荷、升降温，在交变应力作用下，由管内壁逐渐向外壁扩展直至贯穿管壁，最终无法承受管内介质压力，由裂纹转化成开裂是此次事，由管内壁逐渐向外壁扩展直至贯穿管壁，最终无法承受管内介质压力，由裂纹转化成开裂是此次事故的主要原因。故的主要原因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征裂纹导致开裂案例案例4时间：时间：20092009年年1111月月 机组容量：机组容量：300MW 300MW 缺陷设备名称：上层低温过热器缺陷设备名称：上层低温过热器 缺陷初始位置：左缺陷初始位置：左2424排从下向上数第排从下向上数第4 4根管下部根管下部180180度角范围（位于前排

11、第度角范围（位于前排第1212根吊挂管处）根吊挂管处）缺陷管材质：缺陷管材质：SA-210C SA-210C 缺陷管规格：缺陷管规格：57577mm 7mm 缺陷失效类别：原始材质缺陷（翘皮）缺陷失效类别：原始材质缺陷（翘皮）首爆口特征：爆口形似不等边三角形呈纵向撕裂，各边长首爆口特征：爆口形似不等边三角形呈纵向撕裂，各边长43mm43mm40mm40mm25mm25mm，由于高速气流冲刷，由于高速气流冲刷，口唇边缘较锋利，爆口两侧管子无减薄无胀粗，外径最大值口唇边缘较锋利，爆口两侧管子无减薄无胀粗，外径最大值57.79mm57.79mm，开裂部位向上翻起一侧管壁厚，开裂部位向上翻起一侧管壁厚