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广州发电厂5号锅炉由杭州锅炉厂设计制造，型号为NG-220/9.8M9，额定蒸发量为220t/h，蒸汽压力98 MPa，于1997年3月建成投入运行。2001年5月9日发生水冷壁爆管，到爆管时为止，累计运行时间为10180 h。爆管位于甲侧由前往后数第48排，爆口位置离地约18 m高。水冷壁管规格为ø60 mm×5 mm，管材原为St45.8/Ⅲ钢。5月9日爆管后，换上成分和性能与原材料相当的20G钢管。5月14日重新升炉，运行不久后新换管又发生爆管事故，两次爆管位置相近。到底是什么原因导致短期内接连出现两次爆管？为此，我们进行了试验分析，最终找出了爆管的原因。
1材质检验
1.1外观检查
图1为先后两次爆管的破口形貌。第一次爆管破口长为180 mm，宽为36 mm，第二次爆管破口长为215 mm，宽为67 mm。两者相同之处在于破口均为喇叭型，沿纵向破裂，边缘锋利，呈刀刃状，管子相对变形很大。管子外壁呈蓝黑色，破口附近几乎没有平行于破口的轴向裂纹。从破口形貌分析，管子应属于金属短期过热爆管。
1.2机械性能试验
从试验结果看来，旧管、新管两种材料的抗拉强度σb、屈服强度σs和延伸率δ5均符合标准的要求。旧管运行了一段时间后，向火侧的强度比背火侧有所下降，这是正常的。可见，所爆管子符合交货状态钢管的机械性能。虽然，没进行化学成分分析，但大体也可作初步判断，所爆管子的材质没有错用。
1.3金相组织分析
1.3.1远离爆口处的金相组织
从金相照片看来，旧管和新管远离爆口处的基本组织均为铁素体加珠光体，铁素体晶粒未发生长大，晶粒度约为7～8级，未发生变形和相变。旧管由于运行时间较长，珠光体有轻度球化，珠光体区域中的碳化物部分已转变为粒状，铁素体晶界也存在着一些粒状碳化物，球化级别评定为三级。新管组织正常，未发生球化现象。
1.3.2爆口边缘的金相组织
两次爆口边缘的铁素体晶粒都沿爆管变形方向拉长，珠光体区域已丧失其原有的多边形形状，沿拉长的铁素体晶界分布，晶界上可见明显的粒状碳化物，但未见明显的淬硬或不完全淬硬组织和魏氏组织，说明爆管前的温度未超过钢的Ac1点，但应接近于Ac1点。
1.3.3爆口背面的金相组织
爆口背面组织与远离爆口处的组织相似，晶粒未变形，属正常组织。旧管组织中珠光体轻度球化；新管组织中的珠光体保持原有的形态。
2试验结果分析
从两次爆管的爆口形貌看来，破口张开呈喇叭状，边缘锐利，减薄较多，破口附近管子变形较大，破口边缘金相组织中铁素体晶粒被严重沿爆管变形方向拉长，这分别与短期过热爆管破口的宏观和微观形貌相吻合［1］。
短期过热爆管的特点在于炉管在短期内被过热到较高的温度，金属的强度变得极低，在内部介质压力的作用下，炉管以较大的变形速度使管径胀大，因此表现出破口处减薄较多，破口边缘锋利，具有撕裂状的韧性断口特征［2］。由前面破口的金相组织分析，未见明显的淬硬或不完全淬硬组织和魏氏组织，表示爆管前的温度未超过钢的Ac1点，因此在过热超温时，钢管组织仍为铁素体加珠光体，未形成奥氏体，因而在爆管时由于较快速的变形而使铁素体沿变形方向伸长，并在爆管后由于管内汽水混合物的冷却来不及发生再结晶过程，而将爆管时的变形组织保留下来。
造成短期过热爆管的原因很多，有错用钢材使材料机械性能不合要求，锅炉运行工况不正常，如过负荷、汽水循环不良、内部严重结垢、异物填塞管子等。根据两次爆管取样的机械性能试验结果，两种钢管的强度均符合标准要求，虽然在第一次爆管组织中有珠光体球化现象，但球化程度仅为三级，仍保留着较为明显的珠光体区域，也未观察到蠕变孔洞，这说明两次爆管不是材料强度下降即材料弱化引起的。此外，因两次爆管几乎是在相同位置发生的，判断应是锅炉运行工况发生异常。
3导致爆管的原因
3.1通球试验
经过运行记录检查，未发现运行超温、超压现象，管子内壁也没有发现大量结垢，汽水品质合格。为了寻查导致爆管的原因，进行了管子通球试验，以检查是否有异物堵塞管子。在爆管位置的上部与集箱连接处割管，对该管进行通球检查，在离割管位置不远的地方发现一金属块（见图3）堵塞在管内。
3.2造成短期内接连两次爆管的原因
由于找到了管内的堵塞物，显然水冷壁接连发生两次爆管的原因在于爆管处上方有金属物堵塞，造成管子水流不畅，局部金属过热，温度升高。在该温度下，材料的变形抗力下降，管子发生塑性变形，晶粒拉长，壁厚减薄，最终破裂。
4结束语
广州发电厂5号锅炉水冷壁同部位接连发生爆管，根据材料机械性能检验、爆口外观检查、金相组织分析以及通球试验的结果，表明两次爆管均因爆管处上方异物堵塞造成管壁短时过热引起。因第一次爆管后未做充分的检查和分析，而只是采取了换管措施，导致了重新启动后的第二次爆管，造成了较大的经济损失。这也提醒其他电厂的监督人员，在遇到类似情况时，要充分考虑多方面因素，加强运行监督和事故分析能力，以使损失降低到最小程度。
参考文献
［1］吴非文. 火力发电厂高温金属运行［M］. 北京：水利电力出版社，1979.
［2］ 能源部西安热工研究所. 热工技术手册（第6卷）［M］. 北京：水利电力出版社，1989.
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