循环流化床锅炉过热屏管爆裂原因分析及对策

摘 要：循环流化床锅炉过热屏管爆裂是其运行过程中的高发事故。本文通过热屏管的爆裂原因从材料化学成分分析、金相分析及SEM分析等三个层面展开，发现循环流化床锅炉过热屏管的爆裂主要与焊接热裂纹有关。并针对分析结果提出防止爆裂对策，具体为：应加强对过热屏管焊接过程中的环节控制和质量控制，提升焊接工艺质量。以期能够为循环流化床锅炉高效运转提供一定借鉴。

关键词：循环流化床锅炉;过热屏管;爆裂;原因分析;对策

过热屏管爆裂是循环流化床锅炉运行过程中的常见问题。爆裂发生后会影响设备正常运行，并带来极大生产安全隐患，导致不必要的人身伤害事件发生。以山西某企业为例，所运行的某大型锅炉过热屏管道内部的介质为蒸汽，操作時温度在540℃±20℃间，管道内部蒸汽压力值为13MPa。在设备生产过程中，出现过热屏管爆裂现象，为确定其爆裂成因，对割除后的过热屏管展开宏观分析和理化分析，尝试找出造成爆裂现象的成因。并在实际生产中找到相应的对策。

1 过热屏管的爆裂原因分析

1.1 过热屏管的爆裂部位的材料化学成分分析

循环流化床锅炉所使用的过热屏管为低合金钢。这一材料具有着较好的冷加工和焊接性能。根据管壁的不同，在制作过程中可适当采用预热操作。焊接后进行局部的应力退火。在对此次过热屏管爆裂的化学分析中，为确认过热屏管材料是否符合设计要求，首先对对爆管材料进行了成分分析。将分析后发现，爆管的化学成分中C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Ni均在合理范围之内，与原设计材料相符。

1.2 过热屏管的爆裂部位的金相分析

过热屏管主要是由铁素体和珠光体构成。金相分析结果表明，铁素体和珠光体所构成的材料在受热时，其材料状态会发生较大改变。在对过热屏管的爆裂部分边缘的观察中发现，爆裂处的裂纹主要以沿晶扩展为主且呈星状分布。同时，过热屏管爆裂处的两侧还能够发现较为明显的材料氧化现象。可看出这些裂纹属于典型的焊接热裂纹。过热屏管焊接过程不当是造成这些裂纹的主要成因。

1.3 过热屏管的爆裂部位的SEM分析

在对过热屏管的裂纹性质判断中，需通过SEM分析进一步确认。在对此次出现问题的过热屏管爆裂处裂纹分析中，可见明显氧化特征，主要集中在裂纹的两个。同时在对过热屏管爆裂处的SEM分析中也可见裂纹中出现多种杂质。这些杂质多是由于在焊接的高温下裂纹表明材料与空气接触氧化而造成。SEM检测结果在一定程度上进一步证实了爆裂处的裂纹是由于焊接加工过程中所产生。

1.4 过热屏管的爆裂部位的热裂纹形成原因分析

过热屏管的热裂纹的产生主要受到拉应力和低熔点共晶两方面影响。在焊接作业过程中，焊接接头的热影响区域当中含有的低熔点的物体就会被重新熔化，在一定程度上诱发裂纹的出现。而接头部位的材料刚性与接头方式也对熔池结晶时产生的拉应力产生影响，在拉应力的作用下导致热裂纹的产生。

2 防止循环流化床锅炉过热屏管爆裂对策

2.1 过热屏管的及时更换

在对此次过热屏管爆裂分析中发现，这一有特殊低合金材质所构成的管子在使用的过程中会在高温的影响下出现一定的消耗。过热屏管的使用过程中，应及时地对过热屏管进行更换，避免应过热屏管自身的功能和材料性质变化而导致的爆裂现象。

2.2 严把过热屏管的焊接

在对循环流化床锅炉过热屏管的焊接过程中，应对焊接工艺进行合理控制。当前，这一焊接过程多采用GTAW焊接方式。在焊接前，会对材料进行预加热（温度控制在150℃左右）。焊接时要保证焊缝的宽窄、厚度，确保成型的美观。焊接过程中若出现错口问题，错口应控制在1mm以内。在焊接作业完成后，应对焊接部位做一定的保温处理，避免因焊接处温度的急剧变化而导致焊接质量问题的出现。焊接完成后应对焊口进行射线检测，带检测合格后方可进入下一步的鳞片焊接。

2.3 鳞片焊接的质量控制

在对鳞片焊接时，多采用钨级氩弧焊接。这一工艺能较好避免鳞片焊接时出现碎末飞溅或焊接疤痕等问题。鳞片的焊接前应将焊接区进行打磨，使其漏出金属光泽。这一处理能较好避免杂质对焊接质量影响。鳞片的焊接时，应由两名焊接工人同时操作，在标准温度下实现对称焊接。在焊接完成后应对焊接部位进行磨光处理，用砂轮将焊缝的加强高和焊趾部位仔细打磨修饰。并采用专用的策略以其对鳞片焊接的硬度进行测量，保证焊接的质量。

综上所述，此次循环流化床锅炉过热屏管爆裂主要因焊接过程中的裂缝所产生，在运行过程中，焊接裂缝扩展直至穿透，造成循环流化床锅炉过热屏管的蒸汽泄漏，进而导致爆管事故，针对此次事故分析过程中所发现的问题，应在焊接的过程中科学选用焊接方式，严把焊接质量，有效避免裂缝产生，在源头上杜绝这一事故发生的可能。

参考文献：

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作者简介：

何轶（1982- ），男，湖南省常德市人，2005年7月毕业于中国矿业大学，热能与动力工程专业，本科，助理工程师，检修部部长，从事设备检修及管理工作。