电站锅炉水冷壁管失效分析

张鸿武，冯楠楠

（1.山东电力工业锅炉压力容器检验中心有限公司，山东 济南 250003；2.济南经纬电力工程咨询有限公司，山东 济南 250021；3.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东 济南 250003；4.国网山东省电力公司经济技术研究院，山东 济南 250021）

0 引言

20G 钢为优质碳素结构钢，具有优良的塑性、韧性及焊接性。在电站锅炉承压部件中，20G 钢管常用于水冷壁管，分布在炉膛的四周，吸收炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量，并起到保护炉墙的作用，受热温度在1 000 ℃左右，其长期使用的最高壁温应不超过450 ℃［1-3］。

1 检验检测

某电站锅炉为SG420-540/13.7-M419 型燃煤蒸汽锅炉，于1992 年投产，截至目前已累计运行超过20 万h。2005 年对水冷壁管进行防腐喷涂处理，喷涂材料为Al丝。该炉喷燃器为双通道喷燃器。近期入炉煤含硫量在0.48%～3.71%，大部分在1.0%～2.0%之间，煤的含硫量较高。2020 年5 月该锅炉水冷壁管发生爆管泄漏。

全面分析断裂原因，对于指导事故处理工作，加强电站锅炉运行管理、提高其安全可靠性，具有重要意义［4］。该水冷壁管的设计材料为20G，设计规格为Φ60 mm×7 mm，运行压力15.2 MPa，运行温度310 ℃。

1.1 宏观检验

原始爆口位于前墙标高约12 m，北数第20 根管，爆口开口较大，呈喇叭状，边缘减薄明显，见图1（a），爆口处管壁较薄，表面有水冲刷的痕迹。从爆口宏观形貌上来看，为腐蚀减薄爆口。

经现场检查发现，在上下喷燃器之间以及上喷燃器以上部分区域内的水冷壁管向火侧外表面均附着了大量的黑灰色较为坚硬的物质。

爆漏管邻近管子表面附着有大量的黑灰色块状物质，主要集中在管壁向火侧中间部位，呈多层结构，最外层是不稳定的疏松焦渣，里一层是脆硬的黑褐色烧结物，厚度在1～2 mm，与内层结合较为紧密，用锉刀敲击呈片状脱落；……