锅炉12Cr1MoVG过热屏管排开裂分析与研究

马毅

太原锅炉集团有限公司 山西太原 030000

某公司设计制造的90t/h循环流化床锅炉过热屏管排发生开裂，该过热屏管排采用Φ42×6mm的12Cr1MoVG合金管，发生爆管的第一泄漏点为炉右往炉左方向的第四片过热屏标高28260mm的安装焊缝处。此处周围未发现明显的冲刷减薄的迹象，未有减薄过渡区。焊缝处发生泄漏后未及时发现处理，泄漏的高压蒸汽对别的泄漏位置进行吹损，管壁不断减薄发生泄漏[1]。经现场检查，过热屏存在变形情况，但其表面未发现明显的磨损及鼓包等损伤情况。经调查该炉管在长时间的运行中存在间断性的超温、超压情况。为查明该炉管的开裂原因，笔者对其进行了检验与分析。

1 试验方法

1.1 化学成分分析

在未见裂纹处取一块化学试块，依据标准GB/T222-2006、GB/T4336-2016对化学试样进行化学成分进行分析，结果表明试样的化学成分均符合产品技术条件要求，见表1。

1.2 金相分析

依据标准GB/T13298-2015[3]和GB/T6394-2020[4]采用ZEIZZAXIO光学显微镜对金1、金2、金3和金4试样显微组织进行检查，并对晶粒度进行评定[2]。结果显示试样组织为铁素体和球状碳化物，组织异常其珠光体及贝氏体区域完全消失，碳化物粒子在铁素体晶界处分布，这是管子受高温影响脱碳所致，根据DL/T773《火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准》评定母材球化等级为最高级5级。

1.3 宏观检测

对Φ42×6管屏开裂部位及周边进行宏观检测，发现该管段有涨粗现象，管壁存在减薄，结果见表2及图1，开裂管壁局部受高温氧化，腐蚀严重。

图1 管屏壁厚数据采集处，直径测量结果

表1 化学成分分析结果（质量分数）

表2 管屏壁厚测量结果

1.4 力学性能分析

依据标准GB/T228对力学试样进行检查，结果见表3，管子在高温和一定压力下运行后，其材料的的力学性能有明显的下降。

表3 管屏力学性能检测结果

2 综合分析

由上述实验结果可知，该锅炉运行一段时间后虽然裂口处力学性能以不满足标准要求，但其化学成分符合要求，也并未见可至裂纹的非金属杂质，所以认为管子母材合格。宏观检验结果表明，管径已经明显涨粗，管壁明显减薄，在开裂处有许多高温产生的氧化物，这都是长期超温运行的特征[3]。通过管屏金相显示，珠光体及贝氏体区域完全消失，碳化物粒子在铁素体晶界处分布，根据DL/T773《火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准》，结合力学性能试验数据，评定母材球化等级为最高级5级，导致钢管蠕变强度降低，强度下降使得管子裂口部位外径逐渐变粗，壁厚逐渐减薄，最终在管内压力的作用下失效爆管。

3 结语

①该过热屏管排局部超温运行，导致管子开裂。②运行中控制过热屏出口汽温，温度不要超过480℃，避免超温运行对过热屏造成损伤。