鍋爐管典型事故案例解析

1、鍋爐管典型事故案例解析 主講：王朝軍主講：王朝軍案例案例1時(shí)間：時(shí)間：20112011年年7 7月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：300MW 300MW 缺陷設(shè)備名稱：后屏過(guò)熱器缺陷設(shè)備名稱：后屏過(guò)熱器缺陷初始位置：左數(shù)第缺陷初始位置：左數(shù)第1010后屏前數(shù)第后屏前數(shù)第1414根內(nèi)圈加持管異種鋼接頭中間焊口根內(nèi)圈加持管異種鋼接頭中間焊口缺陷管材質(zhì)：焊口上部缺陷管材質(zhì)：焊口上部G102G102、焊口下部、焊口下部SA-213TP347H SA-213TP347H 缺陷管規(guī)格：缺陷管規(guī)格：54549mm9mm缺陷失效類別：異種鋼接頭焊口蠕變損傷缺陷失效類別：異種鋼接頭焊口蠕變損傷首爆口特征：爆口周圍管子內(nèi)

2、、外壁未見(jiàn)腐蝕坑穴；未發(fā)生管壁脹粗、減薄、過(guò)熱跡象；斷裂面平整且位首爆口特征：爆口周圍管子內(nèi)、外壁未見(jiàn)腐蝕坑穴；未發(fā)生管壁脹粗、減薄、過(guò)熱跡象；斷裂面平整且位置基本一致，斷裂面位于置基本一致，斷裂面位于G102G102一側(cè)熔合線上邊緣，具有該類接頭早期失效的典型特點(diǎn)；斷口環(huán)狀開(kāi)裂周長(zhǎng)一側(cè)熔合線上邊緣，具有該類接頭早期失效的典型特點(diǎn)；斷口環(huán)狀開(kāi)裂周長(zhǎng)約約170mm170mm，裂口最寬處縫隙約，裂口最寬處縫隙約1mm1mm，裂縫為鋸齒形，復(fù)員開(kāi)裂焊縫后無(wú)缺損丟失部分，焊縫兩端管徑測(cè)量仍，裂縫為鋸齒形，復(fù)員開(kāi)裂焊縫后無(wú)缺損丟失部分，焊縫兩端管徑測(cè)量仍然為然為54mm54mm。原因分析：磁記憶檢測(cè)發(fā)現(xiàn)

3、，異種鋼接頭存在較嚴(yán)重應(yīng)力集中，加速了原因分析：磁記憶檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，異種鋼接頭存在較嚴(yán)重應(yīng)力集中，加速了碳遷移碳遷移。該焊接接頭。該焊接接頭G102G102側(cè)熱影響側(cè)熱影響區(qū)的碳含量相對(duì)較高，較多的碳化物得以析出、聚集，使材料的蠕變強(qiáng)度降低，蠕變脆性增大，同時(shí)也使區(qū)的碳含量相對(duì)較高，較多的碳化物得以析出、聚集，使材料的蠕變強(qiáng)度降低，蠕變脆性增大，同時(shí)也使基體固溶體中基體固溶體中CrCr含量下降，材料的抗氧化能力降低，高溫運(yùn)行中該部位表面優(yōu)先氧化。同時(shí)，碳化物析出含量下降，材料的抗氧化能力降低，高溫運(yùn)行中該部位表面優(yōu)先氧化。同時(shí)，碳化物析出聚集破壞了晶界部位顯微組織的連續(xù)性，構(gòu)成環(huán)境中的氧向接頭內(nèi)部

4、擴(kuò)散的快速通道，晶界氧化后形成的聚集破壞了晶界部位顯微組織的連續(xù)性，構(gòu)成環(huán)境中的氧向接頭內(nèi)部擴(kuò)散的快速通道，晶界氧化后形成的氧化物比容增大，在晶界造成氧化物比容增大，在晶界造成“楔子效應(yīng)楔子效應(yīng)”，使晶界的內(nèi)應(yīng)力增大，蠕變沿晶界滑移。而滑移的結(jié)果使晶，使晶界的內(nèi)應(yīng)力增大，蠕變沿晶界滑移。而滑移的結(jié)果使晶界的缺陷增多，又促進(jìn)了晶界氧化向內(nèi)擴(kuò)展，最終在界的缺陷增多，又促進(jìn)了晶界氧化向內(nèi)擴(kuò)展，最終在G102G102側(cè)熔合線附近形成了一個(gè)薄弱區(qū)域。側(cè)熔合線附近形成了一個(gè)薄弱區(qū)域。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征環(huán)狀開(kāi)裂部位上部斷口下部斷口 圖1：首爆口復(fù)原后形貌特征 圖2：斷口截面形貌特征 案例案例

5、2時(shí)間：時(shí)間：20052005年年7 7月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：300MW 300MW 缺陷設(shè)備名稱：包墻過(guò)熱器缺陷設(shè)備名稱：包墻過(guò)熱器 缺陷初始位置：水平煙道下部包墻過(guò)熱器前數(shù)第缺陷初始位置：水平煙道下部包墻過(guò)熱器前數(shù)第1 1根管（標(biāo)高根管（標(biāo)高51.551.5米）米） 缺陷管材質(zhì)：缺陷管材質(zhì)：SA-210C SA-210C 缺陷管規(guī)格：缺陷管規(guī)格：51516mm6mm缺陷失效類別：焊接質(zhì)量不合格（咬邊）缺陷失效類別：焊接質(zhì)量不合格（咬邊）首爆口特征：宏觀檢查首爆管鰭片部位存在較為嚴(yán)重的焊接缺陷。破口沿焊縫熔合線母材一側(cè)縱向首爆口特征：宏觀檢查首爆管鰭片部位存在較為嚴(yán)重的焊接缺陷。破口沿焊

6、縫熔合線母材一側(cè)縱向開(kāi)裂，咬邊深度達(dá)開(kāi)裂，咬邊深度達(dá)2mm2mm；破口附近管壁厚、管外徑未見(jiàn)明顯變化。外泄氣流將相鄰管間鰭片吹損嚴(yán)重；破口附近管壁厚、管外徑未見(jiàn)明顯變化。外泄氣流將相鄰管間鰭片吹損嚴(yán)重同時(shí)將爐后側(cè)水冷壁拉稀管（規(guī)格同時(shí)將爐后側(cè)水冷壁拉稀管（規(guī)格63.563.57.5mm7.5mm）右數(shù)第）右數(shù)第3434根管吹爆，次爆口呈根管吹爆，次爆口呈“口唇口唇”狀開(kāi)裂，狀開(kāi)裂，軸向長(zhǎng)約軸向長(zhǎng)約170mm170mm，徑向?qū)捈s，徑向?qū)捈s55mm55mm，破口邊緣管壁減薄明顯似，破口邊緣管壁減薄明顯似“刀刃刀刃”狀，最薄處僅有狀，最薄處僅有1mm1mm；破口附近；破口附近管徑無(wú)脹粗現(xiàn)象；破口管子

7、內(nèi)、外壁無(wú)腐蝕、氧化、結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。管徑無(wú)脹粗現(xiàn)象；破口管子內(nèi)、外壁無(wú)腐蝕、氧化、結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。原因分析：由于鰭片原始基建安裝焊縫焊接時(shí)采用大電流或電弧過(guò)長(zhǎng)、焊條傾斜角度不正確，致使原因分析：由于鰭片原始基建安裝焊縫焊接時(shí)采用大電流或電弧過(guò)長(zhǎng)、焊條傾斜角度不正確，致使焊接邊緣局部加熱過(guò)于集中造成臨近焊縫母材出現(xiàn)被熔化現(xiàn)象，即焊接邊緣局部加熱過(guò)于集中造成臨近焊縫母材出現(xiàn)被熔化現(xiàn)象，即“咬邊咬邊”缺陷。隨機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行缺陷。隨機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行，咬邊部位強(qiáng)度最薄弱點(diǎn)首先發(fā)生疲勞裂紋并延伸貫穿至管內(nèi)壁，是造成此次事故的主要原因。，咬邊部位強(qiáng)度最薄弱點(diǎn)首先發(fā)生疲勞裂紋并延伸貫穿至管內(nèi)壁，是造成此次事故的主要原

8、因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征咬邊產(chǎn)生微裂紋部位案例案例3時(shí)間：時(shí)間：20012001年年1212月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：300MW 300MW 缺陷設(shè)備名稱：低溫過(guò)熱器缺陷設(shè)備名稱：低溫過(guò)熱器 缺陷初始位置：左數(shù)第缺陷初始位置：左數(shù)第1818排前數(shù)第排前數(shù)第4 4根管（標(biāo)高根管（標(biāo)高4444米）米）缺陷管材質(zhì)：缺陷管材質(zhì)：SA-210C SA-210C 缺陷管規(guī)格：缺陷管規(guī)格：57577 mm7 mm缺陷失效類別：原始材質(zhì)缺陷（裂紋）缺陷失效類別：原始材質(zhì)缺陷（裂紋）首爆口特征：首爆口沿管子彎頭側(cè)外弧呈縱向筆直開(kāi)裂，兩側(cè)較尖，張口極小，長(zhǎng)約首爆口特征：首爆口沿管子彎頭側(cè)外弧呈縱向筆

9、直開(kāi)裂，兩側(cè)較尖，張口極小，長(zhǎng)約40mm40mm，最大縫隙，最大縫隙寬度約寬度約0.5mm0.5mm；爆口處管壁無(wú)減薄、管徑無(wú)脹粗跡象；首爆管彎頭部位橢圓度未超標(biāo)；爆口附近管子；爆口處管壁無(wú)減薄、管徑無(wú)脹粗跡象；首爆管彎頭部位橢圓度未超標(biāo)；爆口附近管子內(nèi)、外壁光潔，無(wú)過(guò)熱、無(wú)氧化跡象。內(nèi)、外壁光潔，無(wú)過(guò)熱、無(wú)氧化跡象。原因分析：經(jīng)對(duì)首爆口管內(nèi)壁側(cè)外弧處清洗仔細(xì)檢查有微小裂紋存在，判斷為管材拉拔工藝不當(dāng)或原原因分析：經(jīng)對(duì)首爆口管內(nèi)壁側(cè)外弧處清洗仔細(xì)檢查有微小裂紋存在，判斷為管材拉拔工藝不當(dāng)或原坯原料中有缺陷（裂紋或氣泡等）造成，微裂紋伴隨機(jī)組頻繁增減負(fù)荷、升降溫，在交變應(yīng)力作用下坯原料中有缺陷（

10、裂紋或氣泡等）造成，微裂紋伴隨機(jī)組頻繁增減負(fù)荷、升降溫，在交變應(yīng)力作用下，由管內(nèi)壁逐漸向外壁擴(kuò)展直至貫穿管壁，最終無(wú)法承受管內(nèi)介質(zhì)壓力，由裂紋轉(zhuǎn)化成開(kāi)裂是此次事，由管內(nèi)壁逐漸向外壁擴(kuò)展直至貫穿管壁，最終無(wú)法承受管內(nèi)介質(zhì)壓力，由裂紋轉(zhuǎn)化成開(kāi)裂是此次事故的主要原因。故的主要原因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征裂紋導(dǎo)致開(kāi)裂案例案例4時(shí)間：時(shí)間：20092009年年1111月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：300MW 300MW 缺陷設(shè)備名稱：上層低溫過(guò)熱器缺陷設(shè)備名稱：上層低溫過(guò)熱器 缺陷初始位置：左缺陷初始位置：左2424排從下向上數(shù)第排從下向上數(shù)第4 4根管下部根管下部180180度角范圍（位于前排

11、第度角范圍（位于前排第1212根吊掛管處）根吊掛管處）缺陷管材質(zhì)：缺陷管材質(zhì)：SA-210C SA-210C 缺陷管規(guī)格：缺陷管規(guī)格：57577mm 7mm 缺陷失效類別：原始材質(zhì)缺陷（翹皮）缺陷失效類別：原始材質(zhì)缺陷（翹皮）首爆口特征：爆口形似不等邊三角形呈縱向撕裂，各邊長(zhǎng)首爆口特征：爆口形似不等邊三角形呈縱向撕裂，各邊長(zhǎng)43mm43mm40mm40mm25mm25mm，由于高速氣流沖刷，由于高速氣流沖刷，口唇邊緣較鋒利，爆口兩側(cè)管子無(wú)減薄無(wú)脹粗，外徑最大值口唇邊緣較鋒利，爆口兩側(cè)管子無(wú)減薄無(wú)脹粗，外徑最大值57.79mm57.79mm，開(kāi)裂部位向上翻起一側(cè)管壁厚，開(kāi)裂部位向上翻起一側(cè)管壁厚

12、度值為度值為5.50mm5.50mm。爆口管子內(nèi)壁光滑程度一般，未見(jiàn)明顯氣流沖刷痕跡；爆口附近管壁未見(jiàn)任何方向。爆口管子內(nèi)壁光滑程度一般，未見(jiàn)明顯氣流沖刷痕跡；爆口附近管壁未見(jiàn)任何方向裂紋；爆口管子內(nèi)、外壁氧化膜生成較薄，無(wú)剝落跡象。裂紋；爆口管子內(nèi)、外壁氧化膜生成較薄，無(wú)剝落跡象。 原因分析：此次爆管初步判斷為由管材在冷拔或軋制過(guò)程中形成的原始生根結(jié)疤導(dǎo)致翹皮缺陷產(chǎn)生原因分析：此次爆管初步判斷為由管材在冷拔或軋制過(guò)程中形成的原始生根結(jié)疤導(dǎo)致翹皮缺陷產(chǎn)生。翹皮存在于管表面，在管材與內(nèi)部介質(zhì)隨機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷增減情況下，在交變應(yīng)力雙重作用下，形。翹皮存在于管表面，在管材與內(nèi)部介質(zhì)隨機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷增減情

13、況下，在交變應(yīng)力雙重作用下，形成應(yīng)力集中，使缺陷隨時(shí)間進(jìn)一步發(fā)展并逐漸惡化，最終導(dǎo)致從管壁最薄弱一側(cè)首先開(kāi)裂。成應(yīng)力集中，使缺陷隨時(shí)間進(jìn)一步發(fā)展并逐漸惡化，最終導(dǎo)致從管壁最薄弱一側(cè)首先開(kāi)裂。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征首爆口位置“三角形”爆口案例案例5時(shí)間：時(shí)間：20042004年年6 6月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：300MW 300MW 缺陷管名稱：左側(cè)包墻水冷壁缺陷管名稱：左側(cè)包墻水冷壁 缺陷管位置：后數(shù)第缺陷管位置：后數(shù)第1313根管（標(biāo)高約為根管（標(biāo)高約為55.5m55.5m）缺陷管材質(zhì)：缺陷管材質(zhì)：SA-210C SA-210C 缺陷管規(guī)格：缺陷管規(guī)格：63.563.57.5mm

14、 7.5mm 缺陷失效類別：短時(shí)過(guò)熱（異物堵塞）缺陷失效類別：短時(shí)過(guò)熱（異物堵塞）首爆口特征：爆口處母材朝向爐內(nèi)，呈首爆口特征：爆口處母材朝向爐內(nèi)，呈“菱形菱形”撕裂張開(kāi)狀；爆口長(zhǎng)約撕裂張開(kāi)狀；爆口長(zhǎng)約260mm260mm，最寬處約為，最寬處約為65mm65mm，爆，爆口邊緣減薄明顯；爆口兩側(cè)管子外徑脹粗不明顯；爆口附近管材外壁有氧化皮，致密堅(jiān)硬，但內(nèi)壁口邊緣減薄明顯；爆口兩側(cè)管子外徑脹粗不明顯；爆口附近管材外壁有氧化皮，致密堅(jiān)硬，但內(nèi)壁氧化皮不明顯。氧化皮不明顯。原因分析：將此根水冷壁管對(duì)應(yīng)的上聯(lián)箱管座割開(kāi)檢查發(fā)現(xiàn)在上聯(lián)箱向下的第一道焊口（標(biāo)高約原因分析：將此根水冷壁管對(duì)應(yīng)的上聯(lián)箱管座割開(kāi)檢

15、查發(fā)現(xiàn)在上聯(lián)箱向下的第一道焊口（標(biāo)高約61.561.5米處）存有一塊基建時(shí)遺留的圓形鐵板異物，該異物已將水冷壁通流截面積幾乎全部堵死，造米處）存有一塊基建時(shí)遺留的圓形鐵板異物，該異物已將水冷壁通流截面積幾乎全部堵死，造成受熱面管短時(shí)過(guò)熱超溫、脆性斷裂是此次事故的直接原因。成受熱面管短時(shí)過(guò)熱超溫、脆性斷裂是此次事故的直接原因。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征通流截面被堵異物尺寸案例案例6時(shí)間：時(shí)間：20092009年年1 1月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：300MW 300MW 缺陷設(shè)備名稱：主蒸汽管道溫度測(cè)點(diǎn)缺陷設(shè)備名稱：主蒸汽管道溫度測(cè)點(diǎn)缺陷初始位置：右側(cè)過(guò)熱主蒸汽管道溫度測(cè)點(diǎn)與主汽接管座安裝焊

16、口缺陷初始位置：右側(cè)過(guò)熱主蒸汽管道溫度測(cè)點(diǎn)與主汽接管座安裝焊口主汽管道材質(zhì)：主汽管道材質(zhì)：10CrMo910 10CrMo910 溫度測(cè)點(diǎn)材質(zhì)：溫度測(cè)點(diǎn)材質(zhì)：1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti 接管座材質(zhì)：接管座材質(zhì)：12Cr1MoV 12Cr1MoV 缺陷失效類別：原始焊接缺陷（層間未焊透及蒸汽渦流侵蝕雙重作用）缺陷失效類別：原始焊接缺陷（層間未焊透及蒸汽渦流侵蝕雙重作用）首爆口特征：爆口位于靠近主汽接管座熔合線一側(cè)沿焊口首爆口特征：爆口位于靠近主汽接管座熔合線一側(cè)沿焊口1/31/3處開(kāi)裂，在主汽外泄高壓氣流急速?zèng)_刷處開(kāi)裂，在主汽外泄高壓氣流急速?zèng)_刷作用下，開(kāi)裂部位減薄明顯邊緣鋒利，

17、部分母材已經(jīng)丟失，形成長(zhǎng)約作用下，開(kāi)裂部位減薄明顯邊緣鋒利，部分母材已經(jīng)丟失，形成長(zhǎng)約40mm40mm，寬約，寬約5mm5mm的條形孔洞。的條形孔洞。 原因分析：割開(kāi)爆裂的右側(cè)過(guò)熱主蒸汽管道溫度測(cè)點(diǎn)及加強(qiáng)管座，發(fā)現(xiàn)該溫度測(cè)點(diǎn)封堵與加強(qiáng)管座原因分析：割開(kāi)爆裂的右側(cè)過(guò)熱主蒸汽管道溫度測(cè)點(diǎn)及加強(qiáng)管座，發(fā)現(xiàn)該溫度測(cè)點(diǎn)封堵與加強(qiáng)管座之間焊口層間存在原始焊接未焊透缺陷（焊材為之間焊口層間存在原始焊接未焊透缺陷（焊材為T(mén)IG-Inconel 82TIG-Inconel 82），且現(xiàn)場(chǎng)安裝焊口因內(nèi)部介質(zhì)長(zhǎng)），且現(xiàn)場(chǎng)安裝焊口因內(nèi)部介質(zhì)長(zhǎng)期沖刷測(cè)點(diǎn)棱邊，使之機(jī)械強(qiáng)度不斷下降，在蒸汽渦流作用下造成焊口爆裂，造成停機(jī)

18、。期沖刷測(cè)點(diǎn)棱邊，使之機(jī)械強(qiáng)度不斷下降，在蒸汽渦流作用下造成焊口爆裂，造成停機(jī)。 事故爆口形貌特征事故爆口形貌特征爆口位置爆口形態(tài)案例案例7時(shí)間：時(shí)間：20082008年年3 3月月 機(jī)組容量：機(jī)組容量：600MW 600MW 缺陷設(shè)備名稱：屏式過(guò)熱器缺陷設(shè)備名稱：屏式過(guò)熱器 缺陷初始位置：左數(shù)第一屏外圈第缺陷初始位置：左數(shù)第一屏外圈第1515根管出口段距頂棚根管出口段距頂棚50mm50mm處處缺陷管材質(zhì)：缺陷管材質(zhì)：T91 T91 缺陷管規(guī)格：缺陷管規(guī)格：38386.6mm6.6mm缺陷失效類別：短時(shí)過(guò)熱（異物堵塞）缺陷失效類別：短時(shí)過(guò)熱（異物堵塞）首爆口特征：爆口位于首爆口特征：爆口位于T

19、91T91與與TP347TP347異種鋼焊接頭上方，爆管沿縱向開(kāi)裂破斷，爆口長(zhǎng)約異種鋼焊接頭上方，爆管沿縱向開(kāi)裂破斷，爆口長(zhǎng)約15mm15mm，寬約，寬約2.5mm2.5mm，呈，呈魚(yú)嘴形。爆口邊緣明顯減薄至魚(yú)嘴形。爆口邊緣明顯減薄至1mm1mm，呈楔形，斷裂面與外表面成一定夾角（約，呈楔形，斷裂面與外表面成一定夾角（約4545），斷口表面粗糙呈纖維狀），斷口表面粗糙呈纖維狀。爆口附近管子內(nèi)外表面均覆蓋有一層較厚的黑褐色氧化皮，并且表面有許多平行的縱向氧化皮開(kāi)裂。爆口宏。爆口附近管子內(nèi)外表面均覆蓋有一層較厚的黑褐色氧化皮，并且表面有許多平行的縱向氧化皮開(kāi)裂。爆口宏觀形貌如圖觀形貌如圖1 1、圖

20、、圖2 2所示。所示。原因分析：原因分析：a) T91a) T91管子的正常金相組織為回火馬氏體。而爆口邊緣的金相組織為鐵素體管子的正常金相組織為回火馬氏體。而爆口邊緣的金相組織為鐵素體+ +貝氏體，表明該部位的金相組織貝氏體，表明該部位的金相組織都已發(fā)生相變，管壁的溫度曾超過(guò)都已發(fā)生相變，管壁的溫度曾超過(guò)AC1AC1點(diǎn)（點(diǎn)（835835），由于組織中有塊狀鐵素體存在，說(shuō)明其過(guò)熱溫度是處在），由于組織中有塊狀鐵素體存在，說(shuō)明其過(guò)熱溫度是處在AC1AC1AC3AC3兩相區(qū)。兩相區(qū)。b)b)以上分析表明，受檢屏式過(guò)熱器管爆口附近壁溫曾升高至以上分析表明，受檢屏式過(guò)熱器管爆口附近壁溫曾升高至AC1AC1AC3AC3兩相區(qū)