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1、概況
    該130T/H鍋爐為武漢鍋爐廠1987年8月制造出廠，1989年10月安裝完畢，投入生產(chǎn)累計運(yùn)行9萬小時。設(shè)計出口壓力為3.82Mpa，設(shè)計出口溫度為450℃，在對該爐內(nèi)部檢驗時發(fā)現(xiàn)：該爐高溫過熱器出口集箱的六根導(dǎo)氣管均有明顯脹粗并表面布滿細(xì)小裂紋。
2、檢驗內(nèi)容及結(jié)果
    2.1宏觀檢驗
    脹粗的6根導(dǎo)氣管位于高溫過熱器聯(lián)箱，材質(zhì)為20#，規(guī)格為133*6。該6根導(dǎo)氣管在高溫過熱器聯(lián)箱管接頭焊縫以上均發(fā)生明顯脹粗，其中最大脹粗10.67%，并且表面布滿微小裂紋。
2.2化學(xué)成份分析
    截取導(dǎo)氣管脹粗最嚴(yán)重的部位在專業(yè)實驗室進(jìn)行化學(xué)成份分析，分析結(jié)果列于表2-2。
    分析結(jié)果表明導(dǎo)氣管的化學(xué)成份符合GB3087-YB(T)33標(biāo)準(zhǔn)的要求。
2.3金相分析
   對在現(xiàn)場及在專業(yè)實驗室對脹粗嚴(yán)重的部位取樣進(jìn)行分析，其組織為鐵素體十碳化物+石墨。珠光體形態(tài)已消失，鐵素體晶界及晶內(nèi)的碳化物明顯長大，按DL/T674-1999（火電廠用20#珠光體球化評級標(biāo)準(zhǔn)）評定，珠光體球化程度為5級。部分炭化物分解形成石墨，石墨球較大，比較分散，石墨化比較明顯。按DL438-2000評定，石墨化程度為2級。
    2.4力學(xué)性能分析
    對脹粗嚴(yán)重部位實物進(jìn)行力學(xué)性能分析，蠕脹脹粗部位其抗拉強(qiáng)度大幅下降，這也證明了導(dǎo)氣管組織發(fā)生明顯的珠光體球化和石墨化。
3、分析討論
    3.1珠光體球化。20#鋼管為珠光體鋼，這種鋼的正常組織是由珠光體晶粒與鐵素體晶粒組成，珠光體晶粒中的鐵素體及滲碳體是呈薄片狀相互間夾。片狀物表面能遠(yuǎn)比球狀物的表面能大，根據(jù)熱力學(xué)第二定律：具有較大能量的狀態(tài)有自行向能量小的狀態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢，所以可以認(rèn)為片狀珠光體是一種不穩(wěn)定的組織，其中滲碳體有自行轉(zhuǎn)變成球狀并聚集成大球的趨勢。可見溫度對珠光體球化影響極大，如果溫度提高幾十度，球化時間減少到只有原來的幾百分之一。
    3.2石墨化。石墨化是低碳鋼長期在高溫條件下發(fā)生的一種使脆性急劇增大的危險組織結(jié)構(gòu)變化，是滲碳體在高溫長期作用下的自行分解的一種現(xiàn)象，也稱析磨現(xiàn)象，F(xiàn)e3C一3Fe+C(石墨)。石墨化現(xiàn)象只出現(xiàn)在高溫下，對于碳鋼約在450℃以上。該爐導(dǎo)氣管珠光體已完全球化，并伴有明顯的石墨化現(xiàn)象，證明該爐存在長期超溫運(yùn)行。
    3.3珠光體球化對金屬材料性能的影響。珠光體球化對材料性能的影響主要表現(xiàn)在對室溫機(jī)械性能和高溫機(jī)械性能的變化上。珠光體球化會使材料的室溫強(qiáng)度降低約20%～30%。
    珠光體球化對高溫機(jī)械性能的影響。珠光體球化會使材料的蠕變極限和持久強(qiáng)度明顯下降。嚴(yán)重球化對0.5M。高溫強(qiáng)度的影響為482℃蠕變極限降低46%，持久強(qiáng)度降低52%。由此可見，珠光體球化對材料的高溫強(qiáng)度影響是很大的，它加速了高溫承壓元件使用過程中的蠕變速度。
    3.4導(dǎo)氣管脹粗機(jī)理。
    綜上所述，該爐導(dǎo)氣管發(fā)生嚴(yán)重脹粗并且表面有蠕變裂紋為長期超溫運(yùn)行所致。對該爐運(yùn)行記錄及主要測溫裝置檢查發(fā)現(xiàn)，該爐主蒸汽溫度測量儀表及控溫裝置長期失靈，致使主蒸汽導(dǎo)氣管長期超溫運(yùn)行。該爐高溫過熱器6根導(dǎo)氣管脹粗嚴(yán)重并表面有大量蠕變裂紋，所以應(yīng)及時更換脹粗導(dǎo)氣管并立即恢復(fù)主蒸汽測溫報警裝置。雖然主蒸汽導(dǎo)管沒有過熱器管工作環(huán)境惡劣，但導(dǎo)氣管在鍋爐外，一旦發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想。因此同一牌號金屬材料用于蒸汽管道時所允許的最高溫度比用于過熱器管的最高使用溫度低30～50℃，因此該爐導(dǎo)氣管應(yīng)選用更高級別的合金鋼管。
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