【摘要】兰州西固热电公司（以下简称：公司）#11、#12、#13、#14炉是俄制E－420－13.7－560KT型锅炉.锅炉过热器是由辐射、顶棚、对流竖井包墙、I、屏式、Ⅲ、Ⅳ级组成，均为垂直布置。其中11、12号炉1998年投产，13、14号炉1999年投产。本文就14号锅炉近期连续发生几起四级过热器爆管事件，进行原因分析和治理措施的讨论。通过此经验的积累，将锅炉利用效率最大化，将损失最小化达到双赢效果。
关键词：四级过热器、氧化皮、治理、效益
1、锅炉设备概述
公司11～14号炉四级过热器由两种材质组成.炉内管12X18H12T ;规格:Ф38×5。联箱连接短管材质12Cr1MoVG，Ф38×7。
2、14号锅炉检查概况
2.1 四级过氧化皮堆积检查结果
2019年4月11日，14号炉停检，采用氧化皮检测仪，检查四级过氧化皮脱落堆积：
结论：氧化皮堆积较为严重，运行状态下有爆管风险。处理方法：割管清理118处弯头氧化皮。
2019年6月21日，14号炉发生爆管，检查大罩壳内四级过A-B第28排第1根异种钢焊缝靠12Cr1MoVG侧蠕胀开裂发生泄漏，并吹损附近管段若干。共计更换穿墙管12根（包括吹损及明显变黑管段）。后对下部弯头射线检查192处，37处氧化皮堆积量超过40%，割管清理；剩余155处表面检查良好，其中氧化皮堆积严重的37处中，重复发生15处，新发生13处。检查发现发黑管段脱落氧化皮为片状，厚度达0.14mm。同时发现发黑管圈第3排2个弯头 （氧化皮堆积100％完成清理的弯头）外弧面存在表面纵向微裂纹.同时对大罩壳管段内对应的12Cr1MoVG短管宏观检查，进行蠕胀测量，未发现异常情况。
2.2金属性能检测
2.2.1氧化皮测量
（1）大罩壳内与联箱相连12Cr1MoVG短管内壁氧化皮厚度0.42mm，标准＜0.3mm。
（2）炉内12X18H12T管道（宏观检查未明显变黑）内壁氧化皮厚度0.058～0.094mm，标准＜0.09mm。
2.2.2硬度检验
14号锅炉四级过相关部件抗拉强度检验一览表
结论：12Cr1MoVG材质部件抗拉强度低于标准值，12X18H12T材质部件抗拉强度符合标准要求，但表面发黑管段下降趋势明显。（甘肃电科院2018年实验数据：635 MPa）。
2.3四级过过热器管道化学清洗
鉴于四级过氧化皮大量脱落导致爆管情况经常性发生，2019年8月底对四级过进行化学清洗。清洗结束后割管检查，内壁未发现氧化皮，金属组织未发现晶间腐蚀等问题，符合标准要求。酸洗结束启动14号炉，四级过金属壁温显示平稳正常。
2.4 14号炉复检情况
2.4.1 运行2个月停炉检修宏观检查情况正常。
2.4.2 四级过管内壁氧化皮情况（割管取样）。
（1） 钢管母材金相试验（第29排出口第1根）：金属组织奥氏体，晶粒度7～8，符合标准要求，管道内壁未发现晶间腐蚀，但发现管内壁部分区域存在腐蚀坑，内壁残余氧化皮小于0.011mm。
（2）硬度值：140HB左右（标准：140～192HB），接近下限。
（3）酸洗前后管内脱落氧化皮化学成分
氧化皮中Cr、Ni、Ti含量大幅升高，Cr含量影响不锈钢的强度、硬度、耐腐蚀性和抗氧化性。
2.5加装金属壁温测点
为了对金属壁温全面进行监督，结合检修，在四级过出入口联箱各加装了8个金属壁温测点，四级过金属壁温测点总数达到21个，使每个联箱金属壁温都在监督范围之内。
3、检测、检验结论（试验数据来源于13、14号炉）
将四级过样管送检大唐西北所：
3.1金相检验
（1）大罩壳内与联箱相连12Cr1MoVG短管、出口导汽管、出口联箱金属组织珠光体球化级别：4～4.5级，球化程度：中度偏完全球化。
（2）四级过12X18H12T管段组织老化3级。
3.2硬度检验
（1）大罩壳内与联箱相连12Cr1MoVG短管、出口导汽管、出口联箱硬度值接近标准下限或低于标准值。
（2）四级过12X18H12T管段硬度值部分符合标准要求，少部分管段硬度接近标准下限。
3.3抗拉强度
（1）大罩壳内与联箱相连的12Cr1MoVG短管抗拉强度低于标准值。
（2）四级过12X18H12T管段抗拉强度符合标准要求，但管道表面明显发黑管段，抗拉强度下降趋势明显。
4、四级过氧化皮脱落原因及风险评估
4.1氧化皮的形成与脱落原因分析
（1）管道长期的高温运行。氧化皮形成的速率与管道材质、介质温度、管内介质品质有关。
（2）管道超温运行、金属壁温的大幅波动是造成氧化皮大量生成及异常脱落的直接原因。
（3）管道的老化。设备频繁启停，使用时间过长，金属晶粒间距发生变化，金属原子之间键能变弱，发生游离。
4.2氧化皮特征
（1）四级过宏观检查管道表面明显发黑的内壁氧化皮厚度达0.14mm，外观颜色正常的管道内壁氧化皮厚度0.058～0.094mm之间。
（2）脱落堆积的氧化皮部分为粉末状，集中在四级过中间外部大弯头处。氧化皮的脱落与烟气温度偏高或减温水投入量过大有关。
（3）脱落的氧化皮部分为片状，堆积区域随机存在。氧化皮脱落速度快，与超温及金属壁温的大幅波动有关。
4.3风险评估
（1）进行化学酸洗后，检查发现管内壁附着氧化皮没有清洗干净，整体进行（11月20日开始）割管，机械方式清理后，区域性内表面附着氧化皮无法完全脱落，达不到彻底清除的目的，依然存在运行中氧化皮脱落堵管、甚至爆管的风险。
（2）大罩壳内与联箱相连的12Cr1MoVG短管、出口导汽管、出口联箱的综合金属性能接近或低于标准，运行中存在泄露的风险。
5 治理方案及注意事项
（1）将四级过出口联箱、导汽管及大罩壳内与联箱相连的12Cr1MoVG材质的短管进行材质升级改造，同时对四级过12X18H12T表面明显发黑管圈进行更换。
（2）修订锅炉受热面金属壁温临界值，在原有设定的报警温度的基础上，设置锅炉受热面金属壁温预警温度。
（3）加装完善四级过的金属壁温测点，涵盖每个联箱，在SIS上进行显示，改变目前已加装的金属壁温测点只能实时显示，没有记录功能的不足，便于监控和进行趋势分析。
（4）停炉时坚决自然冷却方式冷却降温，严禁提前打开人孔、强制对流等方式对炉堂进行快速冷却。
（5）严格控制锅炉上水、启停炉速率，避免温度与压力的急剧变化，造成氧化皮大面积脱落。
（6）加强运行监控，严防金属壁温超限运行，避免运行中温度与压力大幅波动。金属壁温超限时，尽可能采用调整燃烧方式进行控制，减少减温水投入量。
（7）结合机组检修加强监督检查，做好风险提前预