餘熱（rè）鍋爐一級（jí）過熱器管規格φ38×4mm，材料20g，兩列共62排，設計入口煙（yān）溫836℃，管內介質溫度406℃，壓力4.48MPa，介質與煙氣逆向換熱，布置在水平煙道。一次鍋爐內部檢驗時，發現過熱器管普遍脹粗（能（néng）測管徑為39～39.6mm），裏（lǐ）麵蠕變（biàn）脹粗率為2.63%～4.2%，使用單位（wèi）將進出口集箱和（hé）一（yī）級過熱器管全部更換，管子（zǐ）規格為φ38×4mm，材料為15CrMo，投入運行（háng）後，2003年3月，一級（jí）過熱器發生爆管。過熱器管從更換後至爆管，累計運行4500h。
1．一級過熱器西起第5排、南數第1根管爆（bào）破，爆口中心線距（jù）下彎管底部510mm。宏觀檢查發現南數（shù）第1根、第2根管表麵有黑褐色高溫氧化層，個別氧（yǎng）化層脫落，管徑有明顯脹粗（cū），南數第1根管爆破後，因爆（bào）管噴出的蒸汽反作用力，使其（qí）向北位移70～100mm。南數第3根一第6根管（入口管），管子表麵呈（chéng）棕紅色，並附有灰白色灰垢，管徑無脹粗現象。
2．破口寬90mm、長95mm，撕裂長度分別為107mm和38mm（脫落），破口的斷裂麵粗糙且不平整，破口（kǒu）附（fù）近（jìn）有很多縱向蠕（rú）脹裂紋（wén），裂紋平行於破口，起爆點管子壁厚2.2mm，破口表麵氧化層厚0.66mm，外表（biǎo）麵氧化層厚0.4mm。
3．使用XLTRO型內窺（kuī）鏡對西起第5排入口管（guǎn）、南（nán）數第2根管（guǎn）和第1個彎（wān）管內壁進行檢查，內（nèi）壁均有均勻的氧化層。
4．使用XH-500型金相顯微鏡對（duì）6個部位進行檢驗，檢驗結果：爆口處為輕度球化（huà），即球化（huà）3級，金相組織為珠光體加鐵素（sù）體加少量（liàng）碳化物。爆口處的背火麵金相組織為（wéi）珠光體加鐵素體，存在傾向性球化，即球化2級。起爆點向下l00mm處的向火麵金相組織（zhī）為珠光（guāng）體加鐵素（sù）體，傾向性球化，即球化2級。起爆點向（xiàng）下l00mm處背火麵金相組織為珠光（guāng）體加鐵（tiě）素體，傾向性球化（huà），即球化2級。爆口上部撕裂（liè）部位金相組織為珠光體加鐵素（sù）體，傾向勝球化，即球化2級。西起第5排、南數第6根管（入口端）金相組織為珠（zhū）光體加鐵素體，未球化，即球化1級。
5．使用X射線能譜儀對爆管內壁氧化層進（jìn）行成（chéng）分（重量百（bǎi）分數）測定（表1）。
表1 %
6．使用XL-30型掃描（miáo）電鏡，對爆口和撕裂部位觀察斷口形態，爆（bào）口起始點呈現一定（dìng）的塑性變形，局部出現環形空洞。撕裂斷口呈現明顯的（de）脆性斷裂形態。
1．爆破的管子和與其相連的管子外表麵呈（chéng）黑褐色高（gāo）溫氧化層，管徑脹粗率（lǜ）分別為（wéi）6.3%、17.1%和21.3%，明顯超出2.5%的規定，說明爆管是由超溫（wēn）引起的。其餘各排管子外表麵均呈棕紅色氧化層（三氧（yǎng）化二鐵），並附有灰白（bái）色浮灰，管徑測量為38.1～38.4mm，脹粗（cū）率0.26%～1%，表明這些管（guǎn）子沒有超溫現象。因此，可以說明，僅一級過熱器西起第5排、南數第1、2根管子超（chāo）溫，具有特殊性。排除了一級（jí）過熱器管熱負荷過高、選材裕度不足（zú）等普遍超溫和管徑脹粗（cū）的原因。
2．破（pò）口邊緣為鈍邊，斷口平齊粗糙，破口附近（jìn）有平行於破口的縱向短裂紋，爆口邊緣有明顯的變（biàn）形和脹粗現象，這些特征說明，該爆管屬於典型的脆性（xìng）破壞（huài），具有長期超溫特征。
3．內窺鏡檢查，發現（xiàn）西起第5排、南數第1根管的下彎管底（dǐ）部的腐蝕坑和縱向劃痕應引起重視。可能在集箱或過熱（rè）器（qì）管係中有雜物，即所謂管內異物堵塞，沒有足夠流量的蒸（zhēng）汽冷卻管壁，引起（qǐ）超溫，爆破後，異物（wù）被高（gāo）壓（yā）蒸汽衝出時留下的衝擊（jī）痕跡。
4．取爆口橫截麵磨製（zhì）金相（xiàng）樣品（pǐn），發現平行口邊緣有很多裂（liè）紋，這些裂紋自外向（xiàng）內壁沿晶界發（fā）展，說明管壁超溫（即超過15CrMo鋼允許溫度550℃），管子金屬在應力作用下發生蠕變（biàn），即管徑脹（zhàng）粗，出現蠕變和沿（yán）晶界裂紋，直至破裂。金相檢（jiǎn）驗中，還發（fā）現管子內外壁（bì）有氧（yǎng）化（huà）層、脫碳層，金相組織中（zhōng）珠（zhū）光體球化，爆口處珠光（guāng）體球化3級（jí），背火麵球化2級，入口側，即西起第5排、南數（shù）第（dì）6根管，金相組織中珠光體未發現球（qiú）化，組織正常。爆口處珠光體球化和碳化物（wù）在晶界上聚集，並伴（bàn）隨有蠕變（biàn）損傷，即（jí）蠕變裂紋形成，說明（míng）材料已經劣化，這是金屬材料長期（qī）超溫運行的必（bì）然結果。珠光體球化與溫度有直接關係，溫度愈高，球化速度愈快。
5．爆管取樣（yàng），進行化學（xué）成（chéng）分分析表明，一級過熱器管材料（liào）完全符合GB5310-95標準中（zhōng）15CrMo鋼的要求。一級過熱器管設計，按（àn）照GB9222-88《水（shuǐ）管鍋爐受（shòu）壓元件強度計（jì）算》規定，完全可以滿足（zú）一（yī）級過熱器正常運行要求，僅（jǐn）4500h就發生爆管，說（shuō）明爆管損壞部位的（de）實際壁溫（wēn）遠大於550℃。
6．對爆管內壁氧化層進行能譜分析（xī）和物相X射線衍射分析，黑褐色氧（yǎng）化（huà）層主要為鐵的氧化物，其相成分為Fe3O4（主）加（jiā）FeO（次）。
當鋼材在含（hán）有氧的介質中（zhōng）受熱時，其（qí）表麵將發生氧腐蝕，高溫氧化是指鋼（gāng）在高溫條件下，與（yǔ）腐蝕介質作用發生的腐（fǔ）蝕，與溫（wēn）度、時間、氣體介（jiè）質（zhì）成（chéng）份、壓力、流速、鋼材成分等有關。鋼在低於570℃以下的（de）氧化，首先是鋼管（guǎn）表（biǎo）麵碳的氧化即脫碳現象（xiàng）：Fe3C+O2→3Fe+CO2↑然後發生的是鐵的氧化：2Fe+O2→2FeO或3Fe+2O2→Fe3 O4，由於管壁上生（shēng）成Fe3O4氧化過程減慢，但Fe3O4的導熱性能低，而引起管壁溫度逐漸升高，當壁溫超過570℃以（yǐ）上時，當壁（bì）溫超過570℃以（yǐ）上時，產生過熱蒸汽腐蝕即（jí）高溫氧（yǎng）化腐蝕，其（qí）他（tā）過程（chéng）：
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑
3FeO+H2O→Fe3O4+H2↑
Fe3O4+Fe→4FeO
在570℃以上出現上（shàng）述三個反應，說明內（nèi）壁超溫幅度愈高，氧化層愈（yù）厚，爆（bào）管處向火（huǒ）麵嚴重超溫，內外壁（bì）產生高溫氧化腐蝕，管壁明顯減薄，並且有蠕變和蠕變裂紋出現，在內壓（yā）應力作用下造成（chéng）爆管。
1．根據催化（huà）B爐一級過熱器管爆口特征（zhēng）、微觀蠕變裂紋、金相組織中珠光體球化、內外壁（bì）脫碳和高溫氧化產物的形成，說明該管爆破屬於長期超溫（wēn）引起的。
2．一級過熱器西起第5排第1根管爆破（pò），是由於管內異物（wù）堵塞引起管子超溫的結果。
3．建議以後換管過程中，對管係（xì）和集箱內部進行全麵仔細檢查，並且將集箱內（nèi）清掃幹淨，管係進行全麵通（tōng）球（qiú）和蒸汽吹掃，排除集箱和管係內的異物，防止發（fā）生（shēng）爆管。
