（国家能源集团谏壁发电厂）
摘要：随着电力技术发展，机组参数越来越高，火电机组朝着更大容量、超超临界的方向发展。防止火电机组非计划停用成为电厂安全生产的重点。据统计，我国火电机组因锅炉受热面“四管”泄露而造成的停用事故，占机组非停用时的50％左右。分析此类事故的常见形式并及时提出防止措施，对火电机组平稳运转有着重要意义。
关键词：超超临界锅炉；受热面；失效；措施
众所周知 ，造成锅炉受热面常见的失效形式有很多种类，但是对于超超临界锅炉而言主要有：长时过热爆管、短时过热爆管、原始缺陷造成爆管、高低温腐蚀、磨损、热疲劳等这几种。今天我们来简单探讨一下造成每个受热面具体失效的现象原因和防止措施。
第一、长期过热爆管
现象：在受热面的向火面发生爆管，管子无明显的胀粗，管壁厚度不发生变化，爆口较小；断口为颗粒状，周围存在开裂的氧化皮现象；断口处有许多晶界空洞以及平行的裂纹，珠光体区域形态消失，晶界附近聚集明显的碳化物。
原因：由于锅炉内部结焦、长期过负荷、燃烧偏差、管子堵塞造成汽水循环不畅等原因使锅炉管壁长期超过设计温度运行。也可能为部分钢材使用出错。
防止措施:稳定运行工况；去除异物；进行化学清洗，去除沉积物；改善炉内燃烧；改进受热面形式，合力分配汽水分配循环；防止错用钢材，发现错用应及时采取措施。
第二、短期过热爆管
现象：在受热面的向火面发生爆管，管口胀粗，管壁变薄，一般爆口较大，呈喇叭状；
断口微观为韧窝；爆破口附近的管壁硬度变大。
原因：锅炉介质流量偏小，炉膛热负荷过高或炉膛局部偏烧，管子堵塞造成短期过热爆管。
防止措施：稳定运行工况；去除管内异物；改善炉内燃烧；改进受热面形式，合力分配汽水分配循环。
第三、原始缺陷造成爆管
现象:爆口一般纵向开裂；爆口一般为纵向爆口，爆口较直，无减薄、涨粗、张口极小；
在裂纹两端可见开裂
原因：管材质量不好，如重皮、过大的加工沟槽造成管子存在隐患。
防止措施：加强对管子的检验，如加强对更换管道进行管道探伤。
第四、高温腐蚀
现象：在过热器、再热器附近温度较高的向火面发生；腐蚀顺着向火面往背火面方向，呈坑穴状，腐蚀速度较快；腐蚀区域沉淀物较厚，沉淀物较为疏松粗糙，一般呈黄褐色或更深一些；其他区域为浅灰褐色沉积物，较为坚硬；腐蚀处金属可能发生表面晶界腐蚀现象；腐蚀层中有硫化物存在。
原因：燃料中含有较高的S、Na、V等元素的化合物，管壁温度较高，在这样环境下金属与化学元素发生反应。
防止措施：严格控制金属壁温在额定工况内；改善烟气流程走向，减少烟气对管壁冲刷，减小热偏差；可在燃煤中加入硫酸钙、硫酸镁等附加剂；采用表面防护层涂料。
第五、低温腐蚀
现象：常常发生在省煤器、空气预热器的锅炉尾部受热面上，硫酸蒸汽的存在使烟气的露点显著升高。由于空预器中空气的温度较低，预热器区段的烟气温度不高，壁温常低于烟气露点[3]，腐蚀区粘附灰垢，堵塞通道。
原因:燃用含硫量高的煤，燃料中的硫燃烧生成二氧化硫（S+O2=SO2），二氧化硫在催化作用下进一步氧化（2SO2+O2=2SO3），SO3与烟气中的水蒸气生成硫酸蒸汽（SO3+H2O=H2SO4），在空气预热器的低温区域凝结酸，使管壁发生腐蚀。
防止措施：提高预热器冷段温度；采用低氧燃烧，减少SO3生成量，降低烟气露点；定期吹灰，保持受热面洁净；改型采用耐腐材料；可以在煤中掺加氧化镁、石灰石等，抑制SO3的生成。
第六、磨损失效
现象：常见于省煤器高温煅；主要为固体颗粒冲刷侵蚀，主要颗粒是氧化硅、氧化物、贴的氧化物；飞灰物的冲角为30°到40°左右时，磨损最为严重；磨损多发生在局部，存在堵塞的地方磨损大；飞灰磨损造成管道减薄，直至爆管；在其他受热面烟气进口处，有时也存在磨损失效现象。
原因：燃煤锅炉燃用灰分较高的煤种时，烟气中的飞灰颗粒物较多，在较大的烟气速度下冲刷管道外壁造成磨损失效。
防止措施：选用适于煤种的炉型；合理设计省煤器的结构；停炉时清理炉内堵塞，防止烟气冲刷部位集中；加装均流挡板；在设计过量空气系数范围工况内运行；使用搪瓷管、涂防磨涂料等方式，或加装防磨盖板减小对管壁的磨损。
第七、热疲劳
现象：热疲劳裂纹一般都带有晶内破坏的特点，裂纹是穿晶的。热疲劳破坏是由两个因素造成的，一方面是附加热应力与工作应力的联合作用，使金属的塑性变形周期性地发展，当塑性变形积累到一定程度，就会在滑移带上出现裂纹，并在应力集中处（裂纹尖端）逐渐扩大；另一方面是高温下的周期性热应力作用加大组织的不稳定性，促进合金元素由固溶体中析出，降低了晶粒强度，因此在较低的应力下也能导致塑性变形并进一步发展成为裂纹。热疲裂纹可以沿晶内和晶界发生，随着循环温度的提高，由穿晶裂纹向晶间裂纹过渡。
原因:主要的是管子本身的温度差。温度差越大，造成的热应力越大，则越容易发生热疲劳破坏。就金属材料而言，高温组织稳定性越好，抗热疲劳能力越高；金属的线膨胀系数越大，导热系数越小，必然造成较大的温度差和热应力而降低材料的抗热疲劳性能。
防止措施：改进部件的结构，以适应热负荷的强烈变化；启停时提高给水温度；控制减温水的减温幅度，降低机械约束，使应力集中减轻。
结语
通过对七种常见的超超临界锅炉受热面失效形式分析，对大型火电机组防“四管”爆裂有一定的参考意义，减少此类状况的发生，对于电厂安全经济运行有很大的帮助。
参考文献
[1]臧俊荣. 浅析预防锅炉受热面失效[J]. 同煤科技,2014(01):44-45+48.
[2]王旭,陈媛. 电站锅炉过热器泄露原因及典型案例分析[J]. 国网技术学院学报,2014,17(01):47-51.
[3]张志刚. 新型低温省煤器潮湿积灰清除方法的理论研究[D].东北电力大学,2015.