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材質(zhì)	規(guī)格	價格
T22	22*5	電議0635-8884428
T22	34*5	電議0635-8884428
T22	34*7	電議0635-8884428
T22	38*4.5	電議0635-8884428
T22	38*5	電議0635-8884428
T22	38*6	電議0635-8884428
T22	42*5.5	電議0635-8884428
T22	44.5*5.5	電議0635-8884428
T22	51*10	電議0635-8884428
T22	54*5	電議0635-8884428
T22	57*4.5	電議0635-8884428
T22	57*5	電議0635-8884428
T22	57*5.5	電議0635-8884428

T22和P22的化學(xué)成分和性能接近，T22用于鍋爐受熱面，與煙氣直接接觸，P22用于連接管道 T/P22與德國10CrMo910相當(dāng)，T22屬于ASTM SA213鍋爐、過熱器和換熱器用無縫鐵素體序號 檢 查 部 位 迎流面壁厚 背流面壁厚 D1 D2
1 爆口縱向末端附近 4.3 7.0 39 43.5
2 爆口上方100mm處 / / 40 40.4
3 爆口下方250mm處 5.24 7.44 / /
4 爆口上方500mm處 5.8 7.0 39.4 39.8
2.2 化學(xué)成分分析
屏式過熱器管T91段化學(xué)成分分析結(jié)果見表2。
表2 屏式過熱器管T91段化學(xué)成分分析結(jié)果 wt%
成 分 C Mn P S Si Cr Mo V Nb Ni Al
爆管樣 0.080 0. 44 0.016 0.0044 0.23 9.51 0.88 0.23 0.089 0.12 ＜0.03
SA213-T91 0.08~0.12 0.30~0.60 ≤0.020 ≤0.010 0.20~0.50 8.00~9.50 0.85~1.05 0.18~0.25 0.06~ 0.1 ≤0.4 ≤0.04
結(jié)果表明，受檢管樣的化學(xué)成分符合ASME標(biāo)準(zhǔn)要求，材料的化學(xué)成分合格。

2.3 金相檢查
分別截取破口邊緣及附近和遠離破口上方2.5m、4.6m處、下方近焊口處的T91管子、以及與T91 管子對接焊縫附近的T22管子（見圖1所示的A、B、C、D、E處），制成金相試樣在金相顯微鏡下觀察并拍照。浸蝕劑為4%硝酸酒精溶液。金相檢查結(jié)果如圖4～圖11所示。






放大倍數(shù)： 400× 放大倍數(shù)： 400×
金相組織：回火索氏體 金相組織：拉長的鐵素體+貝氏體
圖4 T91新管橫截面原始金相組織 圖5 破口邊緣橫截面金相組織






放大倍數(shù)： 200× 　 放大倍數(shù)： 400×
金相組織：鐵素體+貝氏體 　 金相組織：鐵素體+貝氏體
圖6 破口縱向末端外表面金相組織 圖7 破口縱向末端橫截面金相組織





放大倍數(shù) 400× 放大倍數(shù) 400×
金相組織：回火索氏體 金相組織：回火索氏體
圖8 破口上方B處橫截面金相組織 圖9 破口上方C處橫截面金相組織






放大倍數(shù)： 400× 放大倍數(shù)： 400×
金相組織：回火索氏體 金相組織：鐵素體+貝氏體
圖10 破口下方D處橫截面的金相組織 圖11 T22管E處橫截面的金相組織

2.4 機械性能測試
分別截取破口附近、破口上方4.6m處T91管、與爆管同一根U形管的T22管各一段，加工成拉伸試樣，按照GB228-87《金屬拉伸試驗方法》的規(guī)定進行拉伸試驗。拉伸性能測試結(jié)果見表4。

表4 拉伸性能測試結(jié)果
機械性能指標(biāo) 抗拉強度σb(MPa) 延伸率δ5(%) 備 注
破口附近管段 1 534 32
2 515 斷在標(biāo)距外 迎流面
3 547 31
4 569 29 背流面
破口上方C處T91管段 5 577 33
6 583 31
7 566 33
E處T22管段 8 450 28
9 453 28
10 480 27
ASME SA213-T91 ≥585 ≥20
ASME SA213-T22 ≥415 ≥22

拉伸性能試驗結(jié)果表明，破口附近和破口上方4.6m處的T91管段的抗拉強度σb都偏低，不符合ASME的技術(shù)要求，延伸率δ5合格。與T91 管子對接焊縫附近的T22管段的抗拉強度σb與延伸率δ5符合ASME標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 分析與討論

3.1 從爆口的宏觀檢查結(jié)果看，爆口處塑性變形大，管徑明顯脹粗，管壁顯著減薄，具有短時超溫爆管的特征。破口處內(nèi)外表面有較厚的氧化皮，并且分布著許多軸向裂紋，這說明爆管前，該管曾經(jīng)受了一定程度的長時超溫運行。
3.2 如圖4所示，T91原始管段的金相組織為回火索氏體。爆管后破口附近迎流面管材的金相組織均為塊狀的鐵素體+貝氏體（見圖5、6、7），晶粒較為粗大，未發(fā)現(xiàn)蠕變微裂紋。而
破口邊緣橫斷面的組織因嚴(yán)重的塑性變形而出現(xiàn)拉長的鐵素體+貝氏體，其背流面的金相組織仍為回火索氏體，但其中碳化物已發(fā)生擴散。表明該部位迎流面的金相組織已發(fā)生過相變，由此推斷爆管前該部位管壁的溫度曾超過AC1點（835℃），在該溫度下材料的強度急劇下降，最終導(dǎo)致短時超溫爆管。爆管后由于管子冷卻速度緩慢，導(dǎo)致其組織轉(zhuǎn)變成鐵素體+貝氏體。
遠離破口的上部和下部三個T91管檢查點的金相組織均為回火索氏體（見圖8、9、10），與原始組織相比較，可看到上述部位的金相組織中已有碳化物顆粒析出和聚集的現(xiàn)象，這表明隨著在高溫下運行時間的延長或過熱，管子的金相組織逐漸發(fā)生變化，碳化物逐漸從鐵素體中析出并聚集長大。
與T91管子對接焊縫附近的T22管子的金相組織為鐵素體+貝氏體（見圖11），貝氏體中的碳化物有分散現(xiàn)象，這表明管子在高溫下運行后，T22管段的金相組織也出現(xiàn)了老化現(xiàn)象。
3.3 爆口附近及離爆口上方4.6m處T91管的抗拉強度σb均低于ASME標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，表明管材因超溫運行導(dǎo)致性能顯著下降。與T91 管子對接焊縫附近的T22管子抗拉強度雖符合標(biāo)準(zhǔn)要求，但也是接近下限，這也與超溫運行有關(guān)。
3.4 壁厚和外徑的測量結(jié)果表明，迎流面破口附近管子壁厚明顯減薄，管徑有脹粗現(xiàn)象。從宏觀檢查的結(jié)果來看，薄壁處都與破口同一方向，并且在破口上下1m范圍內(nèi)薄壁的內(nèi)外表面都分布著許多軸向裂紋，對該部位進行金相檢查未發(fā)現(xiàn)蠕變微裂紋。這些表面軸向裂紋實際上是內(nèi)外表面氧化皮破裂形成的，并非蠕變裂紋。這是因為爆口附近迎流面管壁超溫最為嚴(yán)重，相應(yīng)地在超溫狀態(tài)下其強度也就最低，所以就發(fā)生了選擇性的塑性變形，也就是令迎流面的管壁局部延伸減薄，管徑脹粗。同時，該處表面的氧化皮因無變形能力而發(fā)生軸向破裂。因此，這根T91管的壁厚偏差和表面軸向裂紋的形成是嚴(yán)重超溫運行造成的。
3.5 入口聯(lián)箱B5-1管口異物堵塞是造成此次屏式過熱器短時超溫爆管的導(dǎo)火索。管口異物堵塞后，這根U形管的蒸汽流量急劇減小，引起整根管子嚴(yán)重超溫。而爆管發(fā)生在T91段而不是T22段是由于下面兩個原因造成的：
3.5.1影響受熱面管強度的金屬溫度是指管子的內(nèi)外壁溫度的平均值，正常情況下，屏過U形管金屬溫度最高點出現(xiàn)在接近出口聯(lián)箱的出口受熱面管，且進出口溫差約75℃，當(dāng)管口被異物卡塞時，金屬溫最高點將前移，前移量與異物卡塞程度（即節(jié)流量）有關(guān)。本次B5-1管口異物使該管最高溫度點前移了5米。
3.5.2 B5-1U形管爆管時最高溫度超過了AC1點，其超溫幅度遠大于該管入口段的T22管的超溫值。
3.5.3 拉伸試驗結(jié)果表明，這根T91管的室溫抗拉強度值低于ASME標(biāo)準(zhǔn)要求。這說明該過熱器管曾經(jīng)歷了一定程度的超溫運行歷史，超溫運行使管子內(nèi)外壁氧化皮增厚，并加速了管子材質(zhì)的老化，使管子的強度降低。因此，在發(fā)生異物堵塞引起的短時過熱后，這根T91管更容易發(fā)生爆管。
4 結(jié)論
4.1 3號鍋爐屏式過熱器管由于入口聯(lián)箱內(nèi)B5-1管口異物堵塞，導(dǎo)致該管發(fā)生短時過熱爆管。
4.2 T91鋼在高溫狀態(tài)下運行，同樣會產(chǎn)生高溫氧化腐蝕和碳化物析出并長大的現(xiàn)象，當(dāng)超過極限溫度（如AC1）時，就會發(fā)生短時超溫過熱爆管，爆管特征和機理與珠光體耐熱鋼相似。
相關(guān)知識：P91/T91合金管|美標(biāo)ASTM A335知識  2010年（最新）鋼材理論質(zhì)量計算公式 |無縫管計算公式