餘熱鍋爐一級過熱器管規（guī）格φ38×4mm，材料20g，兩列共62排，設計入口煙溫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（guò）熱器管普（pǔ）遍脹粗（能測管徑為39～39.6mm），裏麵蠕變脹粗率為2.63%～4.2%，使（shǐ）用單（dān）位將進出口集箱和一級（jí）過熱器管全部更換，管子規格為φ38×4mm，材料為15CrMo，投入運行後，2003年3月，一級過熱器發生爆管。過熱器管從更換後至爆管，累計運行（háng）4500h。
1．一級過熱器西起第5排、南數第1根管爆破，爆口中心線距下彎管底部510mm。宏觀檢查發現南數第（dì）1根、第（dì）2根管表麵有黑褐色高溫（wēn）氧（yǎng）化層，個別氧（yǎng）化層脫落，管徑（jìng）有明顯脹粗，南數（shù）第（dì）1根管爆破後，因爆管噴出的蒸汽（qì）反作用力，使其向北位移70～100mm。南數第3根一第6根管（guǎn）（入口管），管子表麵呈棕紅色，並附有灰白色灰垢（gòu），管徑無脹粗現象（xiàng）。
2．破口寬90mm、長95mm，撕裂長度分別為107mm和38mm（脫落），破（pò）口的斷裂麵（miàn）粗糙（cāo）且不平整，破口附近有很多縱向蠕脹裂紋，裂紋平行於破口，起爆點管子壁厚2.2mm，破口表麵氧化層厚（hòu）0.66mm，外表麵氧化層厚0.4mm。
3．使用XLTRO型內窺鏡對西起（qǐ）第5排入口管、南數第（dì）2根管和第1個彎管內壁進行檢查，內壁均有均勻的氧化層（céng）。
4．使用XH-500型金相顯微鏡對6個部位進行（háng）檢驗，檢驗結果：爆口（kǒu）處為輕度球化，即球化3級，金相組織為珠光體加鐵素體加少量碳化物。爆口處的背火麵金相組織（zhī）為珠光體加鐵素體，存（cún）在（zài）傾（qīng）向（xiàng）性球化，即球化2級。起爆點向下l00mm處的向火麵金相組織為珠光體加鐵素體，傾（qīng）向性球化，即球化2級。起爆點向下l00mm處背火麵金相組織為珠光體加鐵素（sù）體，傾向性球化，即球化（huà）2級。爆口上部撕裂部位金相組（zǔ）織為（wéi）珠（zhū）光體（tǐ）加鐵素體，傾向勝（shèng）球化，即球化2級（jí）。西起第5排、南數第6根管（入口端）金相組織為珠光體（tǐ）加鐵素體，未球化，即球（qiú）化1級。
5．使用X射線（xiàn）能譜儀對爆管內壁氧化層（céng）進行成分（fèn）（重量百分數（shù））測定（表1）。
表1 %
6．使用XL-30型掃描電鏡，對爆口和撕（sī）裂部位觀察斷口（kǒu）形態，爆口起始點呈現一定的塑性變形，局部出現環形空洞。撕裂斷口呈現明顯的脆性斷裂形態。
1．爆（bào）破（pò）的管（guǎn）子和與其相連的管子外表麵呈黑褐色高溫氧化層，管徑脹粗率分別為（wéi）6.3%、17.1%和21.3%，明顯超出2.5%的規定，說明爆管是由超溫引起的。其餘各排（pái）管子外表麵均呈棕紅色氧化層（céng）（三氧化二鐵），並附有灰白色（sè）浮（fú）灰，管徑測量為38.1～38.4mm，脹粗率0.26%～1%，表明這些管子沒有（yǒu）超溫現象。因此，可（kě）以說明，僅一級過熱器西（xī）起第5排、南數第1、2根管子超溫，具有特殊性。排除了一級過熱器（qì）管熱負荷（hé）過高、選材裕度不足等（děng）普遍（biàn）超（chāo）溫和管徑脹粗的原因。
2．破口邊緣（yuán）為鈍邊，斷口平齊粗糙，破口附近有平行（háng）於破口的縱向短裂紋，爆口（kǒu）邊緣有明顯的變形和脹粗現象，這些特征說明，該爆管屬於典型的脆性破壞，具有長期超溫特征。
3．內窺鏡檢查（chá），發現西起第5排、南數第1根（gēn）管的下彎管底部的腐（fǔ）蝕坑和縱向劃（huá）痕應引起重視。可能在集箱或過（guò）熱器管係中有雜物，即所謂管內異（yì）物堵塞，沒有足夠流量的蒸汽冷卻管壁，引起（qǐ）超溫，爆破後，異物被高壓蒸汽衝出時留下的衝擊痕跡。
4．取爆口橫截麵磨製（zhì）金相（xiàng）樣品，發現平行口（kǒu）邊緣有很多裂紋，這（zhè）些裂紋自外向內壁（bì）沿晶界發展，說明管壁超溫（即超過15CrMo鋼允許溫度550℃），管子金屬（shǔ）在（zài）應力作用下發（fā）生蠕變，即管徑脹粗，出（chū）現蠕變（biàn）和沿晶界裂紋，直至破裂。金相檢驗中，還發現管子內外壁有氧化層、脫碳層，金（jīn）相組織中（zhōng）珠光體球化，爆口處珠光體球化3級，背火麵球化2級，入（rù）口側，即西起第5排、南數（shù）第6根管，金相組織中珠光體未（wèi）發現球化，組織正常。爆口（kǒu）處珠光體球化和碳（tàn）化物在（zài）晶界上聚集，並伴隨有蠕變損傷，即蠕（rú）變裂紋形成，說明材料已經劣化，這（zhè）是金屬材料長期超溫運行的必然結果。珠（zhū）光體球化與溫度（dù）有直接關係，溫度愈高，球化速度（dù）愈快。
5．爆管取（qǔ）樣，進行化學成分分（fèn）析（xī）表明，一級過熱器管材料完全符合GB5310-95標（biāo）準中15CrMo鋼的要求。一級過熱（rè）器管設計，按照GB9222-88《水（shuǐ）管鍋爐受壓元件強度計算》規定，完全可（kě）以滿足一級過熱器正常運行要求，僅4500h就發生爆管，說明爆管損壞部位的實際壁溫遠大於550℃。
6．對爆管內壁氧（yǎng）化層進行能譜分析和物相X射線衍射分析，黑褐色氧化層主要為（wéi）鐵的氧化物，其相成分為Fe3O4（主）加FeO（次）。
當鋼材在含有氧的介質中受熱時，其表麵將發生氧腐蝕，高溫氧化是指鋼在高溫條件下，與腐蝕介質作用發生的（de）腐蝕，與溫度、時間、氣體介質成份（fèn）、壓力、流速、鋼材成分等有（yǒu）關。鋼在低於570℃以下的氧化，首（shǒu）先是鋼管表麵（miàn）碳的氧化即脫碳現象：Fe3C+O2→3Fe+CO2↑然後發生的是鐵（tiě）的（de）氧化：2Fe+O2→2FeO或3Fe+2O2→Fe3 O4，由於管壁上生成Fe3O4氧化過程減慢，但Fe3O4的導熱（rè）性能低（dī），而引起管壁溫度逐漸升（shēng）高，當壁溫超過570℃以上時，當壁（bì）溫超過570℃以上時，產生過熱蒸（zhēng）汽（qì）腐蝕即高溫氧化腐蝕，其他過程：
3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑
3FeO+H2O→Fe3O4+H2↑
Fe3O4+Fe→4FeO
在570℃以上（shàng）出現（xiàn）上述三個反（fǎn）應，說明內壁超溫幅度愈高，氧化層愈厚，爆管（guǎn）處（chù）向火麵嚴重超溫，內外壁產生高溫氧化腐蝕，管壁明顯減薄，並且有蠕（rú）變和蠕變裂紋出現，在內壓應力作用下造成爆（bào）管。
1．根（gēn）據催化（huà）B爐一級過熱器管爆口特征、微觀蠕變（biàn）裂（liè）紋、金相組織中珠光體球化、內外（wài）壁脫碳（tàn）和高溫（wēn）氧化產物的形成，說明該管（guǎn）爆破屬於長期（qī）超溫引起的。
2．一級過熱器（qì）西起第5排第1根管爆破，是由於管（guǎn）內異物堵（dǔ）塞引起管子超溫（wēn）的結果。
3．建議以後換管（guǎn）過程中，對管係和（hé）集箱內部進行全麵仔細檢查，並且將集箱內清（qīng）掃幹淨，管係進行全麵通（tōng）球和蒸汽吹掃，排除集箱和管係內的異（yì）物，防止發生爆管。
