630 MW超临界锅炉高温过热器管爆管原因

杨 平, 张 健

(1.皖能合肥发电有限公司， 合肥 230041；2.安徽新力电业科技咨询有限责任公司， 合肥 230601)

近年来，随着高参数火力发电机组的建设，对所有金属材料的力学性能有了更高的要求，超(超)临界机组高温过热器管往往采用奥氏体不锈耐热钢，使用较多的是TP347H钢[1-3]，但是该材料的钢管长时间在温度超过570 ℃服役时易开裂，导致锅炉非计划停运[4-9]，因此TP347H不锈钢逐渐被TP347HFG不锈钢代替。通过对TP347HFG不锈钢进行特殊热处理和热加工可以得到更细的晶粒度等级，从而提高其抗蒸汽氧化性能。但是由于TP347HFG不锈钢晶粒度等级高，易促进σ相的析出，导致在服役过程中会出现爆管失效等现象。某锅炉型号为DG1900/25.4-II3，为超临界单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构II型锅炉。发生爆裂的管为该锅炉的高温过热器管，位于扩侧向固侧、炉前向炉后数第6屏第19根，距离顶棚集箱底部约为3.5 m。该管自投产至本次爆裂，已累计运行约7万h，其设计服役寿命为20万h。爆裂管的材料为TP347HFG不锈钢，规格为φ45 mm×9 mm。为找到该过热器管的爆管原因，笔者对爆裂高温过热器管及附近管屏取样进行宏观观察、化学成分分析、金相检验及力学性能试验，以期减少爆管事故的再次发生。

1 理化检验

1.1 宏观观察

对爆裂高温过热器管进行观察，其宏观形貌如图1所示。可见爆口呈喇叭状，开口幅度较大，为破口后撕裂所致，爆口边缘粗钝，爆口附近壁厚为8.2 mm，爆口对面壁厚为8.4 mm，没有发生明显减薄，爆管直径为46.5 mm，胀粗率为3.3%(DL/T 438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》要求奥氏体钢胀粗率不超过4.5%)，呈现典型的脆性断裂特征，如图1a)所示。……