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分享:余热锅炉减温器喷管开裂原因

2023-02-20 15:38:54 

晁 航1,徐玲媛1,黄荣攀2

(1.东方菱日锅炉有限公司,嘉兴 314001;2.江苏常隆管业有限公司,昆山 215345)

摘 要:采用宏观观察化学成分分析力学性能测试金相检验及能谱分析等方法对某余热锅 炉减温器12Cr1MoVG 钢喷管的开裂原因进行分析结果表明:在减温器反复启停的过程中,流入 喷管内水的温度与管体的温差较大,使喷管承受较大的交变热应力,在内外管壁形成热疲劳裂纹, 最终导致喷管发生开裂

关键词:余热锅炉;减温器;12Cr1MoVG ;;中图分类号:TG115.5 文献标志:B :1001-4012(2022)10-0064-03

在某运行2a余热锅炉的停炉检修时,发现再热器部件的减温器喷管发生开裂在余热锅运行过程中,由喷淋水来调节再热器蒸汽温度,以达 到余热锅炉主蒸汽温度的控制要求该再热器减温 器 的 最 大 工 作 压 力 为 4.09 MPa,计 算 壁 温 为 555 ;喷 管 材 料 为 12Cr1MoVG ,规 格 89mm×13mm(外径×壁厚)。余热锅炉减温器结 构如图1所示12Cr1MoV 临界锅炉过热器炉主蒸汽管在540 10 6 h,续使用[1],喷管的工度符使用一些关于该材料的锅炉部件在运行中发生失效 的文献表明:有较多钢管长期工作在高温环境,其显 1 余热锅炉减温器结构示意 组织退,内部,使学性降低,以及蚀和应 力 集 中,因 此 会 形 成 裂 纹 或 发 生 爆 管 问 [2-4]为了明确该余热锅炉减温器喷管发生开裂 的原因,笔者对其进行了一系列理化检验,最后制定 出改进方案

1 理化检验

1.1 宏观观察

喷管的外表面有一条长约50mm 的横向裂缝, 位于喷管尾部(见图1)。沿周边切开管体,测得壁 厚为13.1~13.6 mm,,无堆积的附着物,横向开裂穿外壁向管壁心部垂直延伸多条平行短小裂纹,内壁 裂纹较外壁数量多,且管体中部的内壁有连成近似 网状的细小裂纹,开裂喷管的宏观形貌如图2所示

1.2 化学成分分

采用 OBLFGS-1000行化学成分分析,结果如11: 开裂喷管的化学成分符合标准 GB/T53102017 用无 缝 钢 管12Cr1MoVG 钢 的 技 术

1.3 力学性能测

按照 GB/T228.120101部分:室温试验方法对试,比开裂管体与出厂钢管的屈服强度和抗拉强度,结果 如表2所示由表2可知:喷管管体小裂纹分布 的影响,管体强度相比出厂钢管有幅降

1.4

沿 ,OLYMPUSGX51,3所示3:+,级别2,,管内垂直穿,部充满黑色异物钢管的内外壁有脱碳层,而心部 的裂纹两侧无脱碳层

1.5 能谱分析

采用扫描电镜附带的能谱仪对金相检验试样上 裂纹内的黑色异物进行能谱(EDS)分析,结果如图 4所示,黑色异物主要为铁和氧元素,未见氯硫等元素

2 综合分析

由上述分析结果可知,开裂喷管的化学成分符 合标准 GB/T53102017,布有平行短小裂纹,喷管的显微组织正常,球化不严重,未发现蠕变 孔洞,平行裂纹中充满黑色异物且两侧无脱碳层,能谱分析黑色异物的元素含量可判断该物质是铁的 氧化物,细小裂纹使管体强度与出厂钢管相比大幅 降低该再热器减温器喷管的启停较频繁,当减温 器不启动时,喷管内无水流,其温度近似于外部的再 热蒸汽温度(500 ),当减节时,喷管内进流温200,在约300的温差相关文献表明:气轮机中的某些零部件在反复加热和冷却的温度循 环下,膨胀和收缩受到约束时,零件内部产生热应 ,温度反复变化,热应力也随着反复变化,从而使 金属材料受到疲劳损伤表面热应变最大区域的应 力集中处经常萌生热疲劳裂纹,典型的表面疲劳裂 纹呈龟裂状,裂纹内充满氧化物裂纹源一般有几 ,,纹扩,[5-6]由此分析推断:该喷管的内外壁细小裂纹属于 热疲劳裂纹,特别是管内壁直接接触温度较低的水 ,产生的裂纹比外壁更多;另外,由于喷管较长,尾部直接插入固定装置,且有安装配合间隙,在再热 蒸汽的作用下,插入段会有微小振动,这加速了管外 壁的热疲劳裂纹扩展,使喷管尾部与固定装置的交 先开

3

该余热锅炉减温器喷管开裂的原因是:其运行 前后管体温差较大,使其承受较大的交变热应力,环冲击载荷,在螺纹根部脱碳层的晶界弱化区产生 微裂纹,并逐渐扩展直至最后发生疲劳断裂[13-15]

文章来源:材料与测试网