蒸汽过热器管断裂失效分析

过热器管道损坏故障的现象、原因及解决办法
现象：
1.蒸汽流量不正常小于给水流量。

2.炉膛负压不正常减小或变正压，严重时由不严密处向外喷汽；
3.过热器附近有明显的响声；
4.排烟温度降低；
5.过热器烟道两侧温差增大，损坏处后烟温降低，烟色发白；
6.引风机电流有所增大；
7.过热蒸汽温度发生变化，汽压稍有下降；
8.损坏严重时，过热器汽压下降，汽包与过热器出口差压增大。

原因：
1.蒸汽品质不合格，引起过热器管内结垢腐蚀；
2.管内被杂物堵塞，蒸汽流量不均；
3.燃烧调整不当，使火焰中心低斜或上移；
4.启、停炉过程中排汽量不够，使过热器管过热超温；
5.炉内结焦或垃圾改变使烟温升高；
6.设计、安装、制造、材质、焊接质量不良；
7.过热器长期超温，使材质特性改变；
8.低负荷时，减温水忽大忽小，使过热器内发生水塞而引起局部过热；
9.点炉过程中，没有及时投用减温水致使过热器超温。

如何处理？
1.泄漏不大时，可降低负荷，维持短时运行，加强检查泄漏情况，监
视水位、汽温、汽压，报告值长申请停炉；
2.损坏严重时，应立即停炉，以防事故扩大；
3.停炉后关主汽门，保留引风机运行，抽除炉内烟气、蒸汽后再停运。

高压高温蒸汽管道失效分析12Cr1MoV材质的蒸汽管道在高压高温以及交变应力的环境中长期运作会发生珠光体球化，严重影响管道的显微组织和性能，降低其使用寿命。

本文以首钢电力作业部蒸汽管道为例，通过金相分析、硬度分析、力学性能对比对管道失效进行分析。

结果表明：管道在高温高压环境中长期运作，管材发生严重珠光体球化，硬度大幅降低，管道基本丧失承压能力。

标签：12Cr1MoV钢；高温高压；金相分析；珠光体球化12Cr1MoV钢作为一种合金结构钢具有较高的热强性和抗氧化性，良好的持久塑性以及持久强度等优良性能[1]。

因此12Cr1MoV钢被廣泛应用于高压、超高压、亚临界电站锅炉过热器、集箱和主蒸气导管。

但是管材长时间在高压高温的环境中工作，其微观组织和性能会发生变化[2]，其中珠光体球化是一种比较常见的情况，严重的珠光体球化会大大降低管材的力学性能，影响工业生产的正常运行，甚至对人身安全造成危害。

2016年8月11日湖北宜昌当阳公司某发电公司高压蒸汽管道发生爆炸，致使21人死亡、5人受伤，影响巨大。

本文以首钢电力作业部蒸汽管道为例，研究其在高温高压环境中运行11年后微观组织和性能的变化，对其失效机理进行了探究。

1 实验材料本实验式样取自首钢电力作业部蒸汽管道，管道材质为12Cr1MoV，由首钢设计院于2004年设计，投用于2005年12月，设计压力为5.3 MPa，工作压力为5.1 MPa。

设计温度为455℃，工作压力为450℃以下。

管道规格：主蒸汽连通管Φ325×12mm。

12Cr1MoV钢的化学成分见表1[3]。

2 实验结果2.1 金相分析对主蒸汽连通管道进行了金相分析。

图1（a）和图1（b）分别为原始管材和工作11年后管材在200倍放大倍率下的金相照片。

图1（c）和图1（d）分别是原始管材和工作11年后管材在500倍放大倍率下的金相照片。

从图1（a）和图1（c）可以看出原始管材的显微组织主要是铁素体和珠光体，珠光体晶粒中的铁素体及渗碳体是呈薄片层状相互间夹，晶界清晰，碳化物呈颗粒状分布在铁素体和晶粒边界上[1，4]。

探究超超临界锅炉过热器连通管焊接接头开裂原因分析与处理超超临界锅炉是目前国内外发展水平最先进的锅炉技术之一，它具有高效、节能、环保的特点，是现代工业生产中不可或缺的重要设备。

过热器是超超临界锅炉中的关键部件之一，它主要起到加热蒸汽的作用，提高蒸汽温度和压力，以提高锅炉效率。

而过热器连通管作为过热器的主要连接部件，其焊接接头的质量和稳定性对锅炉运行安全和稳定性具有重要意义。

然而在实际生产和运行中，过热器连通管焊接接头开裂问题时有发生，制约着锅炉运行的安全和经济。

一、过热器连通管开裂的原因分析1.材料质量问题：过热器连通管材料选择不当或质量不合格，导致焊接接头强度不足，从而在运行过程中发生开裂。

2.焊接工艺不合理：焊接过程中温度控制不当、焊接速度过快或过慢、焊接参数设置不合理等原因都可能会导致焊接接头质量不达标，从而引起开裂。

3.应力集中：在过热器连通管的运行过程中，因为温度和压力变化而引起的应力集中，也是导致焊接接头开裂的重要原因。

4.环境腐蚀：锅炉运行环境中存在有害气体或含盐水等腐蚀性物质，会对过热器连通管的焊接接头造成损害，最终导致开裂。

二、过热器连通管焊接接头开裂的处理方法1.加强质量控制：严格把控过热器连通管的材料质量，选择合格的材料，并建立严格的材料入库检验制度，确保材料质量符合要求。

2.优化焊接工艺：通过优化焊接参数，采用先进的焊接技术，确保焊接接头的质量稳定，提高焊接强度和耐腐蚀能力。

3.设计优化：在过热器连通管的设计过程中，合理分析应力集中问题，通过优化结构设计和增加支撑等措施，减轻应力集中，降低焊接接头开裂的风险。

5.定期检测和维护：建立过热器连通管的定期检测和维护制度，对焊接接头进行定期的无损检测，及时发现问题并进行修复，确保设备的安全可靠运行。

通过对过热器连通管焊接接头开裂原因的分析和处理方法的探讨，可以有效地提高锅炉设备的安全性和稳定性，保障工业生产的顺利进行。

也为相关行业的技术工作者提供了参考和借鉴，希望能够对相关领域的发展和进步起到一定的促进作用。

浅谈锅炉过热器管失效原因与应对措施过热器管子失效是锅炉常见故障之一，引起过热器管子产生失效的原因有多种因素，可以归纳为两个方面：一是制造方面的原因比如：如锅炉严重缺水，水处理不达标，水循环不畅等。

上述这些原因造成的过热器管子变形及破坏问题已有一些作者进行了分析和论证，这里不再赘述。

在此，我们指出一个当前经常被人们忽视的问题：锅炉低负荷运行是引起过热器管子变形及破坏的原因之一。

在多年的检验工作中发现，一些企业的锅炉长时间处于低负荷运行状态下，实际运行负荷只有锅炉额定负荷的30%～50%，并且存在这样一种认识；锅炉在低负荷下运行安全系数较大，不会对锅炉有什么危害，甚至可以延长锅炉使用寿命。

但是，实际情况并非如此。

例如，某单位一台蒸发量为每小时35吨的锅炉，过热器出口蒸汽温度为450℃，压力为3.9MPa的锅炉，亦在材料先用正确，水处理基本良好（无水垢），未发生过缺水等异常事故的情况下，由于每天都有8小时左右的时间，锅炉在仅为30%额定蒸发量的低负荷下运行，新锅炉投入使用仅8个月，就有40%左右的过热器管子产生挠度400mm-800mm的严重弯曲变形，其中有2根管子严重胀粗，胀粗量为13%，管子外表面亦产生了明显的蠕胀裂纹。

此种例下还有些不再多述。

对此我们经过分析认为，锅炉较长时间处于低负荷运行状态，尤其是超低负荷运行，非但不能保证锅炉的安全性，延长使用寿命，而这些是造成过热器管严重变形及破坏的原因所在，下面从热工观点进行简要分析。

我们知道，蒸汽在连续不断地流运过程中，通过过热器被加热，升温，成为具有一定过热度的过热蒸汽，而过热器金属壁靠流动及时将高温烟气给予的热量带走，使壁温保持在金属允许工作温度范围内，从而保证过热器长期可靠地工作。

如果金属管壁温度增高/金属机械性能下降，当壁温超过强度计算允许的最高温度值时，过热器的安全可靠性就会失去保证，甚至破坏。

从热平衡角度看，过热器管温度的高低，是烟气放热与蒸汽及热两者平衡的结果，即过热器管壁温度的高低取决于烟气放热量与蒸汽吸热量的大小，当高温烟气掠过过热器所放出的热量与蒸汽流过管内所吸收的热量相等时，过热器处于某一温度水平，此时管壁温度为一定值；当锅炉负荷变化时，烟气放热量和蒸汽吸热量也随之发生变化，如果烟气的放热量大于蒸汽吸热量时，过热器的温度将升高，反之则降低，直到建立起新的热平衡时为止。

高温蒸汽管道开裂失效分析及处理措施摘要：蒸汽管道焊口开裂是由多种因素引起的问题，需要通过优化焊接工艺、加强检测和监测、增强防腐措施以及控制运行条件等综合措施来预防和解决。

通过提高焊接质量和加强管理，能够提高蒸汽管道系统的安全性和可靠性，降低事故风险。

基于此，以下对高温蒸汽管道开裂失效分析及处理措施进行了探讨，以供参考。

关键词：高温蒸汽管道；开裂失效分析；处理措施引言裂纹是一类危害程度极高的缺陷，对工件或装置的安全运行造成非常严重的影响。

当管道出现裂纹时，若不采取有效的防治措施，管道就会发生泄漏、爆管和断裂等事故，严重危害人民的生命财产安全。

通常裂纹产生的因素较多，如果工件在制备过程中存在夹杂、不同的相／晶界、焊接工艺选择不当和热处理不到位等情况，就会出现应力集中现象，导致工件在运行过程中萌生裂纹，进而扩展形成开裂。

1蒸汽管道焊口开裂概述蒸汽管道焊口开裂是指蒸汽管道系统中焊接连接处出现裂纹或断裂的情况。

蒸汽管道作为供应热能和动力的重要设备，在工业和能源生产中起着至关重要的作用。

然而，由于各种原因，蒸汽管道在使用过程中可能出现焊口开裂问题，给系统安全和可靠运行带来风险。

因此，对蒸汽管道焊口开裂问题的概述和了解是非常重要的。

开裂类型：蒸汽管道焊口可以出现几种不同类型的开裂，包括以下几种：纵向裂纹：延伸沿着焊缝的方向，通常由焊接过程中的应力引起。

横向裂纹：裂纹与焊缝垂直延伸，常常与焊缝材料的性能和焊接工艺有关。

热裂纹：高温下形成的裂纹，通常发生在焊接过程中的快速冷却区域，也与焊缝材料的选择和热应力有关。

疲劳裂纹：由于交变负载引起的循环应力，经过一段时间后产生的裂纹。

2高温蒸汽管道开裂失效的原因蒸汽管道焊口开裂的原因多种多样，以下是一些常见的原因：不良焊接工艺和技术：焊接操作不规范、焊接材料选择不当、焊接参数设置错误等都可能导致焊口开裂。

材料问题：焊材质量和材料选择不当，例如材料含有太多的杂质或合金成分不正确，都会影响焊接连接处的强度和耐久性。

火电厂过热蒸汽管道温度套管开裂分析与处理摘要：某火力发电厂过热蒸汽管道温度测点套管在运行过程中开裂，导致蒸汽外泄，严重危及人身及设备安全。

本文对过热蒸汽管道温度测点套管的开裂原因进行系统的分析，得出结论，以供同类型温度套管在相似工况下的应用作参考。

关键词：温度套管、开裂、汽流、振动引言在火力发电厂中，热电偶在测量高温高压介质方面已得到了广泛的应用，热电偶温度套管起到了保护温度计的重要作用，针对具有防腐蚀、高温、高压、易爆炸、易燃烧等危险因素的测量介质，热电偶不能直接接触，这时保护套管的作用就显现出来了。

使用热电偶温度套管是为了保护里面的测温元件，也是为了检修方便，它可以有效地保护双金属温度计可靠、稳定的工作。

1.概况：某电厂1号锅炉为东方锅炉股份有限公司生产的超超临界参数锅炉，型号为DG1900/25.4-Π2，过热器出口蒸压力25.4 Mpa，过热器出口蒸汽温度571℃，过热蒸汽流量1950.2 t/h。

该锅炉于2008年1月正式投入商业运行，迄今运行已超过8万小时。

2021年1月28日发现过热蒸汽管道温度测点套管处（热电偶）有蒸汽漏出。

后停炉检查发现温度套管根部存在环向开裂现象。

1.设备概况：某电厂1号锅炉主蒸汽管道规格Φ419.1×75mm，材质 SA335P91，运行温度为571℃。

热电偶套管焊接在主汽管道的管座上，材质与母材管道相同，外形尺寸详见图1。

图1三、原因分析：3.1宏观检验分析图2为开裂断口的宏观图片，从图片可以看出贯穿性的断口占套管整个横截面的三分之一左右（为便于检验，其余未断裂部分进行人工处理），裂纹从套管的外边开始形成，白色箭头处为裂纹最初形成的区域，红色箭头为贯穿后蒸汽冲刷的痕迹。

图23.2光谱化学分析根据“GB/T 4336-2016 碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析法”，采用德国Foundry Master台式真空火花发射光谱仪对温度套管进行材料化学成分分析，结果如表1所示。

Internal Combustion Engine&Parts1产生背景简介抚顺石化公司腈纶化工厂的3.5MPa蒸汽管线在引汽过程发现有泄漏现象。

经检查发现局部管段出现纵向波浪状裂纹。

为弄清裂纹产生原因，委托多家专业厂家对管段开裂原因进行相关检测，根据检测结果展开重点分析。

该损坏蒸汽管线材质为20钢，内部介质为高温中压蒸汽，工作温度约为350℃，工作压力为3.5MPa。

管线直径为ϕ325mm，壁厚为12mm。

使用年限为28年。

2检测方法及相关形态2.1宏观及低倍观察①开裂管段。

裂纹沿着管线轴向扩展，裂纹曲折呈波浪状。

裂纹长度大于310mm，最大宽度为5.22mm。

开口上下有错动，错动最大尺寸2.76mm。

②裂纹开口较大并且有错动，说明管子内部存在内应力。

裂纹两边没有明显的塑性变形，壁厚没有减薄，是脆性开裂。

③裂纹前端有细长浅裂纹沿轴向分布，并有断续的剥离层和浅裂纹。

④沿着起层处环向剖开，观察端面，可见层下有细裂纹产生并向前端伸展。

⑤将裂纹打开，观察断口。

发现断口有氧化颜色。

说明管段开裂已经较长时间了。

断口与外表面环向垂直，是正断断裂。

⑥断口表面有撕裂层。

底部断面平坦，有闪闪发光的小刻面。

⑦对起层附近的管面进行打磨，发现表层有许多微坑，深度打磨后微坑消失。

但是起层处沿着轴线方向有大致平行的细微裂纹。

2.2材质分析对管段的光谱化学成分分析并与GB6479-1986高压化肥设备用无缝钢管标准规定的化学成分进行比较，磷的含量在标准的上限略高，碳的含量在标准的下限，其它成分在标准范围以内。

磷含量高会使钢的韧性降低。

2.3力学性能测试2.3.1硬度检测采用便携式里氏硬度计对管段外表面进行检测，结果如图1。

硬度在HB105到HB126之间，与正火状态HB131到HB156比较略低。

与退火状态的硬度相当。

沿裂纹轴线方向上的硬度略高，侧面硬度略低。

图1硬度测试结果2.3.2力学性能试验抗拉强度、屈服强度、延伸率和断面收缩率都在标准范围之内，符合要求。

电厂锅炉过热器管失效分析摘要：在电厂锅炉中，过热器是十分重要的设备，但是过热器运行环境恶劣，容易发生爆管失效事故，进而影响机组正常运行.。

对此，本文首先对电厂锅炉过热器管的失效模式进行介绍，然后对过热器管失效控制措施进行分析，并以某电厂锅炉过热器管失效故障为研究对象，对过热器管失效模式以及控制措施进行详细探究.。

关键词：电厂锅炉过热器管；失效模式；失效控制1 引言电厂锅炉技术水平不断提高，但是在大规模高强度使用中，锅炉故障发生率比较高，其中，过热器管道失效故障比较常见.。

过热器管所处位置比较特殊，需长时间受到高温、過热水蒸汽影响，对于过热器管材料质量的要求比较高.。

如果过热器管失效，则应对故障问题产生原因进行分析，并采取有效的控制措施，由此可见，对电厂锅炉过热器管失效问题进行深入研究意义重大.。

2 电厂锅炉过热器管的失效模式过热器管失效指的是其无法发挥正常的使用功能，失效模式指的是失效的具体表现形式，即失效现象.。

在电厂锅炉中，过热器的使用功能是過热饱和蒸汽传输至联箱，并进入汽轮机做功，如果炉管出现裂缝甚至爆裂，则会造成过热器管失效，其原理为断裂失效.。

根据失效时所表现出的失效形态，可将断裂分为韧性断裂、疲劳断裂、脆性断裂等.。

锅炉过热器管失效模式所对应的失效类型如图1所示，在锅炉生产运行中，过热器管的失效形式比较复杂，在对失效故障进行分析时，要求综合考虑锅炉运行现场实际情况准确判断失效类型，并采取针对性改进措施.。

图1 过热器管的失效模式3 电厂锅炉过热器管失效控制措施在锅炉过热器管使用中，造成过热器管失效的原因比较多，其中断裂问题比较常见.。

对此，在过热器管失效控制方面，在设计、制造、安装以及运行中，都必须加强监控管理，比如，在设计环节综合考虑热偏差因素，在制作過程中加强原材料控制以及焊接质量控制、在运行過程中避免出现超温问题等.。

为了有效控制锅炉过热器管失效问题，还应注意以下几点：（1）根据国家规定、电厂生产实际情况，制定锅炉过热器管运行检修方案，加强材料控制，尤其需重点检查管件焊接施工质量.。

锅炉运行过热器管损坏异常现象和原因分析及其处理措施
一、过热器管损坏异常现象
1、蒸汽流量不正常地小于给水流量；
2、损坏严重时，锅炉汽压急剧下降；
3、锅炉出口负压偏正，严重时由不严密处向外喷汽；
4、过热器后烟气温度低或两侧温差大；
5、过热蒸汽温度发生变化，进口侧漏，汽温高；出口侧漏，汽温低;
6、过热器泄漏处有响声。

二、过热器管损坏异常原因分析
1、化学监督不严，汽水分离器分离不好导致蒸汽品质不良，过热器管内结垢，引起管壁过热；
2、点火升压中操作不当，过热器汽量不足，引起过热；
3、平时运行温度过高，操作不当引起过热；
4、减温水通水量过大，减温水管泄漏，在过热器中产生水塞，造成局
部过热；
5、过热器材质不符合标准，制造安装不良；
6、过热器管被杂物堵塞；
7、飞灰磨损严重，年久失修，管材蠕变。

三、过热器管损坏异常处理措施
1、适当降低负荷，解列减温器；
2、必要时开启过热器及主蒸汽管道上的疏水;
3、汇报生产部主管领导及当班值班长。

过热蒸汽盘管穿孔失效分析孙晶晶（无锡华光锅炉股份有限公司，江苏无锡214028）摘要：某型号的催化剂再生器采用蒸汽盘管降温，同时得到过热蒸汽副产品。

经过多年服役后，蒸汽盘管入口处发生局部减薄并穿孔失效，对安全生产运行造成重大隐患。

本文从宏观形貌、断口形貌、金相组织和化学成分的角度对发生穿孔的蒸汽过热器盘管进行了分析，发现操作过程中的温度波动是导致疲劳裂纹穿孔的主要原因。

同时，本文还对该催化剂再生器的操作提出了一些建议。

关键词：蒸汽盘管；穿孔失效；催化剂再生器1.背景介绍某型号的催化剂再生器采用蒸汽盘吸收催化剂多余的热量，降低催化剂的操作温度，便于进行后续的催化剂再生操作，同时也可以得到过热蒸汽副产品。

催化剂再生器结构如图1所示。

再生器入口的催化剂温度为700C,再生器底部布置有若干组过热蒸汽盘管，如图2所示,过热蒸汽盘管材质为lCr5Mo钢，盘管尺寸为*89x10mm,出口过热蒸汽的操作温度为350-C,操作压力为0.35MPa。

经过多年服役后，再生器出现催化剂跑损现象，过热蒸汽杂质含量增加，蒸汽品质下降,判断可能是过热蒸汽盘管出现裂纹造成泄漏。

停工检修时发现过热蒸汽盘管入口处发生局部减薄并穿孔失效，导致大量催化剂从穿孔处进入过热蒸汽盘管，严重降低了蒸汽的品质，也对安全生产运行造成重大隐患。

本文对穿孔失效部位的过热蒸汽盘管进行取样分析，找出过热蒸汽盘管失效的原因，并对盘管的安全运行给出一些建议。

；催化剂入口2.宏观检查将过热蒸汽盘管的穿孔部位连同附近盘管一起切断后从再生器中取出,如图3所示。

发现 穿孔位于入口弯头的下游，盘管的起点附近。

穿孔已完全贯通整个壁厚，穿孔宏观形貌呈锥桶型，外壁直径较大，约为3.3〜4.5 cm,内壁直 径较小，约为2〜3cm,如图4所示。

图3穿孔宏观照片图4穿孔尺寸为了便于观察盘管内壁的情况，将穿孔附 近的钢管对半剖开。

剖开后观察发现，穿孔附近 的盘管内壁上存在多条裂纹，裂纹长短深浅不一，裂纹形式均为环向裂纹，并且在裂纹附近出现局部的管壁厚度减薄，如图5和图6所示。

某燃气锅炉过热器管失效分析及预防措施李均昊，刘宏村，雷正义（眉山市特种设备监督检验所，四川眉山620000）摘要：针对某100t/h 燃气蒸汽锅炉在安装调试运行阶段低温过热器管泄漏事故，通过采用渗透检测、力学性能试验、金相分析、扫描电镜及能谱分析等检测方法，对该锅炉低温过热器管泄漏原因进行了试验分析，提出了该类型锅炉在制造或安装阶段质量控制的优化方案，对同类型锅炉制造和安装质量控制及检验检测提供了一定的参考依据。

关键词：低温过热器；失效分析；裂纹；扫描电镜；金相分析；能谱分析中图分类号：TM621.2文献标志码：B文章编号：1671-0320（2024）02-0047-050引言锅炉过热器管在运行过程中，其外部承受着高温作用，内部承受着因各种压力而引起的应力以及制造和焊接过程中残留的应力。

过热器管在锅炉整个运行过程中所受的力是非常复杂的，因此要求过热器管材料必须具备有足够的热疲劳强度、蠕变强度、良好的冲击韧性、抗氧化性、组织稳定性和热加工工艺性以及良好的焊接性[1]。

12Cr1MoVG 钢材是目前亚临界以下电站锅炉低温过热器管广泛采用的制造材料，该钢材具有较高的抗氧化性及热强性，以及良好的工艺性与焊接性能。

某公司新安装一台燃气蒸汽锅炉（锅炉型号：NG-100/4.0/400-Q ），低温过热器管规格d 42×4mm ，材质选用GB/T 5310—2017《高压锅炉用无缝钢管》中提出的12Cr1MoVG 钢材。

在168h 试运行阶段，低温过热器管发生泄漏事故。

经宏观和渗透检测，发现裂纹均为横向裂纹，且均出现在弯管处，过热器外观无异常情况。

在电站锅炉中，12Cr1MoVG 钢材的失效原因多为过热器长期处于高温状态下运行而引起的过热、疲劳开裂、高温氧腐蚀、高温蠕变等失效模式而导致的韧性或脆性断裂。

然而在锅炉安装试运行阶段发生泄漏事故实属罕见，因此在锅炉制造及安装过程中，从采用的材料和制造工艺2个方面进行失效分析，对保障电站锅炉安全稳定运行具有重要意义。