电厂热网加热器换热管失效原因分析与对策

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1、2009年6月Jun．2009第37卷第3期(总第202期)Vo1．37No．3(Ser．NO．202)电厂热网加热器换热管失效原因分析与对策AnalysisandCountermesuresonFailureforHeatExchangerTubeofHeatingNetworkinPowerPlant宁玉恒，宁玉鹏。(1．吉林省电力有限公司电力科学研究院，吉林长春130021；2．国电吉林龙华长春热电一厂，吉林长春130052)摘要；根据吉林省所处地理位置和冬季长达6个月需要24h不间断供热的特点，总结了吉林省某电厂热网加热器换

2、热管管材发生应力腐蚀破裂的具体情况，论述了换热管应力腐蚀的宏观、微观特征及失效的形成机理，在此基础上，提出了落实金属监督工作．提高检修质量，加强电厂热网加热器换热管的应力腐蚀检查工作，严格按照检验规程定期检验等技术对策。关键词：热网加热器；换热管；失效分析；应力腐蚀中围分类号：TKl72文献标识码：B文章编号：1009—5306(2009)03—0037-03电力、石化、冶金等行业均有大量换热器在使取下破裂的换热管检查，发现管子沿纵向泄漏，用，因换热器的结构、应力状态和使用环境的不同，泄漏部位位于蒸汽人口加热处和管内热水流出处，其失

3、效的原因也有一定的差异。因而相应的改进措未见胀粗。断口形态为脆性断裂，没有塑性变形，断施也有所不同。口表面失去金属光泽，局部可见腐蚀痕迹和灰黑色吉林省地处中国东北地区，每年供暖时间长达产物。切开后观察管内壁，发现裂纹主体沿纵向由内6个月，特定的地理环境决定了吉林省大部分燃煤壁向外壁扩展，已裂透，主裂纹长约60mm，形状为机组在发电同时必须在供暖期内对居民、企业，办公树枝状，其周围还分布许多与主裂纹未连通小裂纹。场所等24h供热。若设备出现故障，不能正常供热，裂纹附近管径无明显胀粗，内壁腐蚀产物不明显。换将严重影响居民冬季正常生活和企

4、业生产、办公。某热管内壁裂纹宏观形貌见图1。电厂的热网加热器管程工作压力是1．324MPa，壳程工作压力为0．245MPa，管程的入口温度为55C，出口温度为100C，壳程工作温度为127C，壳程内的工作介质是蒸汽，该热网加热器热交换管的换热面积是600m，换热管在开栓供热42天后发生泄漏，停机检查发现换热管总计破裂了1l根，失效的换热管材质为奥氏体不锈钢管1Crl8Ni9Ti，规格为声19mm×1mm。本文主要分析换热管的失效原因，并提出相应的技术对策。1失效原因分析图1换热管内壁裂纹宏观形貌1．1．2微观检查试样经磨制、抛光后未

5、侵蚀前在光学金相显微1．1管壁泄漏处分析镜下观察，材料中的非金属夹杂物含量属正常水平，1．1．1宏观检查收稿日期：2009—03—05作者简介：宁玉恒(1975～)，男，硕士研究生，现从事火力发电厂金属材料研究工作。·37·2009年6月Jun．2009第37卷第3期(总第202期)Vo1．37No．3(Ser．No．202)内壁存在大量的小枝状微裂纹。试样经王水侵蚀后腐蚀性环境的联合作用下，会出现低于材料强度极观察，换热管的金相组织为孪晶奥氏体，未出现裂纹限的脆性开裂现象，致使设备过早失效。与单纯由腐处内壁组织状态完好；起始于内壁

6、的主裂纹沿管子蚀或机械作用引起的开裂不同，腐蚀极弱的介质也纵向发展，树枝状主裂纹前沿附近分布着众多的微能引起应力腐蚀开裂，应力与腐蚀二者相互促进，使裂纹，既有穿晶裂纹，又有穿晶、沿晶混合型裂纹，部设备在没有变形预兆的情况下迅速断裂，容易造成分微裂纹已与主裂纹联接并向纵深扩展，这是典型严重事故。应力腐蚀裂纹的扩展速度一般为1O～的幢力腐蚀s(、(、裂纹特征．n九罔210mm／min，它比均匀腐蚀要快10倍，而且和断裂前端应力强度因子，有关。应力腐蚀的产生有3个必要条件：特定的腐蚀介质环境、应力(可以是外加的，也可以是构件内部的残余应力

7、，或者是焊缝锈蚀产物的楔人应力等)和敏感材料。a．环境不锈钢可能发生应力腐蚀开裂的环境体系有：盐水、海水、蒸汽、海洋大气及氯化物、氢氧化物、硝酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、硫化氢水溶液等。应力腐蚀开裂起源于与水接触的部位，而且裂纹内部的腐蚀产物都含有一定的cl一，这是因为电厂图Z侵蚀后内壁13U倍微观形貌供热用水基本以自来水为主，其成分中含有cl一(经1．2化学成分分析分析该电厂供热用水的cl一质量浓度为0．4～1．2．1光谱分析0．6mg／L)。C1一吸附在不锈钢表面，在应力作用下，用直读式光谱仪分析漏泄管的合金成分，通过换热管内表

8、面的不锈钢保护膜局部缺陷处遭到破多次测量求平均值，合金成分符合GB1220-92的坏，通过不断的溶解和滑移，形成微裂纹，使应力腐要求。光谱分析结果见表1。蚀裂纹形成和扩展，裂纹内形成闭塞区，引起裂尖局表1光谱分析结果％部脆化，在周向应