TP347H奥氏体钢屏式再热器爆管失效分析

孙兴新

(中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北电力试验研究院，西安 710021)

某火力发电厂装设2台135 MW燃煤机组，采用循环流化床锅炉，锅炉型号为UG-480/13.7-M，锅炉型式为超高压一次中间再热、单汽包自然循环、岛式布置、全钢架支吊结合的锅炉。该机组于2006年1月22日投产发电，截至2019年8月18日屏式再热器爆管，累计运行时间96 000 h，爆管材质为TP347H，管子直径为60 mm、壁厚为5 mm。

TP347H(07Cr18Ni11Nb)钢(简称TP347H钢)是一种含Nb的Cr-Ni奥氏体耐热钢，是ASME SA-213/SA-213M—2010 《锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管子》中的成熟钢种。鉴于TP347H钢优良的综合性能，目前已被广泛应用于超(超)临界机组过热器、再热器和屏式过热器的高温段等高温高压部件[1]。

此次屏式再热器爆管发生在标高27 m处，屏式再热器出口额定蒸汽温度为540 ℃，额定蒸汽压力为2.837 MPa，爆管处测点温度为537 ℃，但由于测点装于炉外，测点温度主要依靠流通蒸汽经管壁导热传感测量，依据GB/T 16507—2013 《水管锅炉》，td=tm+100(td为计算壁温，tm平均工质温度)换算到再热器管壁当量温度应该为637 ℃左右。

笔者通过对屏式再热器失效管样的爆口进行宏观分析、化学成分分析、力学性能分析、金相组织观察、X射线衍射分析、扫描电镜分析及能谱分析，研究分析了此次屏式再热器爆管的原因。

1 爆管宏观检查及分析

管样向火侧发生爆破，爆口周向最大尺寸为70 mm(见图1)，纵向最大尺寸为245 mm(见图2)，爆口呈钝边特征，断裂面粗糙不平整，爆口管壁内部存在许多纵向裂纹，内壁可见明显氧化皮，爆口上下8 m范围内管子明显胀粗(见图3)，外径最大测量值为71.29 mm，对应最大蠕变应变为18.8%，超出DL/T 438—2016 《火力发电厂金属技术监督规程》要求(奥氏体耐热钢管子蠕变应变不大于4.5%)。……