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如何根據(jù)爆口特征判斷爆管原因？

爆口特征判斷法是現(xiàn)場(chǎng)確定爆管原因的重要手段。

爆口特征主要是指：

1.爆口位置 : 位于何種受熱面的具體部位是向火側(cè)還是背火側(cè)。

2.爆口形狀：

（1）斷口面是否垂直于軸向 ; 

（2）爆口邊緣有無(wú)明顯變薄情況, 是銳邊還是鈍邊; 

（3）爆口內(nèi)壁有無(wú)積垢 ,外壁氧化情況 ,爆口附近宏觀裂紋 ; 

（4）爆口附近內(nèi)外壁有無(wú)明顯的腐蝕坑; 

（5）爆口附近內(nèi)外壁上的裂紋走向 。

3.爆口附近的金相：包括相的組成、數(shù)量、形態(tài)、大小和分布，以及各類(lèi)金相裂紋( 性質(zhì)、大小、形態(tài)、走向及其與顯微組織的關(guān)系等），顯微孔洞的大小和分布，珠光體球化程度和石墨化程度，脫碳、過(guò)燒、過(guò)熱等。

長(zhǎng)期過(guò)熱

長(zhǎng)期過(guò)熱爆管通常爆口不大，破口斷面粗糙而不平整，管壁減薄不多，破口邊緣是鈍邊，并不鋒利，破口附近有眾多的平行于破口的管子軸向裂紋。

由于長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行，爆口附近往往有較厚的黑色氧化皮。從蠕變?cè)砩蟻?lái)說(shuō)，破口應(yīng)為塑性斷裂，但蠕變爆管往往伴有應(yīng)力腐蝕，這使爆口表現(xiàn)出脆性斷裂的特征。

當(dāng)管子過(guò)熱時(shí)，管子會(huì)以加快了的蠕變速度發(fā)生管徑脹粗，通常在爆口的金相圖中可以看到明顯的蠕變晶間裂紋，伴隨有嚴(yán)重的球化現(xiàn)象。

由于長(zhǎng)期在高溫下運(yùn)行，在裂紋發(fā)展的同時(shí)，也發(fā)生裂紋內(nèi)部的氧化，結(jié)果在裂紋內(nèi)壁上生成了氧化層，尤其是粗大的蠕變裂紋處，其氧化層更為明顯。

短期過(guò)熱

短期過(guò)熱是由于管子在嚴(yán)重超溫的情況下力學(xué)性能?chē)?yán)重下降，管子在壓力的作用下發(fā)生塑性變形以至爆破。短期過(guò)熱爆管按過(guò)熱程度的高低又可分為 : 

（1）瞬時(shí)過(guò)熱爆管 , 溫度在 Ac3 以上；

（2）短期直接過(guò)熱爆管；

（3）小鼓包爆管。

瞬時(shí)過(guò)熱爆管破口處呈喇叭狀，管子嚴(yán)重減薄脹粗，邊緣鋒利，為韌性斷裂，外表呈藍(lán)黑色氧化組織。破口的內(nèi)壁由于管內(nèi)汽水混合物急劇沖出，因此顯得十分光潔，管子脹粗嚴(yán)重。管子外壁一般呈藍(lán)黑色；破口附近沒(méi)有眾多平行于破口的軸向裂紋，破口處的組織為羽毛狀貝氏體組織。

短時(shí)直接過(guò)熱爆管的爆口很大，外形上呈不規(guī)則菱形，顯微組織碳化物球化，破口邊較鋒利，破口附近有一定的脹粗并且在離破口較遠(yuǎn)處管子也有不同程度的脹粗。破口組織為鐵素體加塊狀珠光體，珠光體已有一定程度的球化。

小鼓包爆管是局部過(guò)熱爆破，未爆破部位脹粗不明顯，破口處有明顯的小鼓包，破口也較銳利、光滑。破口組織為鐵素體加塊狀珠光體，珠光體已有一定程度的球化，晶界上也有滲碳體球。

受熱面磨損引起四管爆破，因磨損機(jī)理的不同，可以分為以下幾類(lèi)：

1.飛灰磨損

飛灰磨損是造成低溫受熱面磨損、泄漏、爆管的最重要原因之一。試驗(yàn)表明，對(duì)于碳鋼表面，沖擊角為30° ～ 50°的部位磨損最嚴(yán)重，會(huì)在管壁表面造成一個(gè)磨損棱角。同時(shí)在鍋爐中，飛灰磨損造成低溫受熱面爆管主要是因?yàn)樵撎幋嬖跓煔庾呃取?/span>

2.機(jī)械磨損

機(jī)械磨損的產(chǎn)生原因是受熱面管排上的管卡常會(huì)因過(guò)熱變形或焊接不牢固而開(kāi)焊，造成管子振動(dòng)并與管卡相磨，或者水冷壁與其他相鄰部件有撞擊或摩擦，使管壁磨損減薄，當(dāng)管壁減薄到一定程度時(shí)，在內(nèi)壓的作用下，管子發(fā)生爆破。因此，可在管子表面發(fā)現(xiàn)有明顯的機(jī)械摩擦痕跡。

3.吹灰磨損

吹灰器的投入，會(huì)造成管壁磨損問(wèn)題。吹灰磨損的外形與飛灰磨損較為相象，管壁的金相也相似，通常只是機(jī)械性磨損，發(fā)生塑性破壞，管壁磨損處明顯減薄。一般發(fā)生磨損爆管的地方都位于吹灰器的吹灰管排處。

4.煤粒磨損

煤粒磨損一般是由于三次風(fēng)嘴( 或主火嘴) 燒壞變形，帶粉氣流沖刷到周?chē)浔诙斐傻?。?duì)于煤粒磨損 ,其破口特征為：爆口沿向火面中心線一側(cè)的壁厚最薄處開(kāi)裂，然后以向火面另一側(cè)為軸呈掀開(kāi)狀。爆口邊緣呈刀刃狀，一端撕裂，爆破管及兩側(cè)管無(wú)脹粗、鼓包。向火面中心線一側(cè)嚴(yán)重磨損減薄，爆口附近管可能有結(jié)渣現(xiàn)象。爆口邊緣及相鄰管向火側(cè)的金相組織變化不大，爆口邊緣的鐵素體晶粒無(wú)明顯拉長(zhǎng)現(xiàn)象，說(shuō)明水冷壁爆破時(shí)塑性變形不大。

5.掉渣磨損 

落焦造成磨損實(shí)例較少，發(fā)生后會(huì)在冷灰斗斜面上產(chǎn)生點(diǎn)狀穿孔泄漏。 

爆管按腐蝕發(fā)生的部位，可分為煙氣側(cè)腐蝕和水側(cè)腐蝕爆管。

煙氣側(cè)腐蝕

煙氣側(cè)腐蝕又因產(chǎn)生的部位和條件不同，可分為高溫腐蝕和低溫腐蝕。當(dāng)燃用高水分高硫燃料時(shí)，高溫受熱面管子受到腐蝕，稱(chēng)為高溫腐蝕。低溫腐蝕則是指尾部低溫受熱面所受到的腐蝕。

1.高溫腐蝕

由煙氣側(cè)高溫腐蝕而引起的爆管，有以下幾種腐蝕機(jī)理：

（1） SO2 、SO3 、H2S 等腐蝕性氣體作用；

（2）硫酸鹽型的高溫腐蝕機(jī)理；

（3）硫化物型的高溫腐蝕機(jī)理。

在破口附近可清楚地辨認(rèn)出一大片腐蝕區(qū)，腐蝕區(qū)凹凸不平；在破口附近管壁減薄，爆口呈拉裂狀，裂口較長(zhǎng)。

腐蝕爆管與磨損爆管的區(qū)別在于：磨損爆管附近管壁很光滑，并有一個(gè)磨損的棱角，而腐蝕爆管附近則凹凸不平，無(wú)明顯的棱角存在；破口的金相組織無(wú)明顯變化，破口處晶粒拉長(zhǎng)，為韌性斷裂；煙氣側(cè)腐蝕爆管管壁外存在含硫的沉積物，靠近基體側(cè)一般為黑色沉積物，與管壁結(jié)合緊密。

2.低溫腐蝕

低溫腐蝕爆管主要發(fā)生在給水溫度較低的省煤器上。低溫腐蝕爆管的破口附近也有凹凸不平的腐蝕區(qū)存在，破口呈拉裂狀，金相組織無(wú)明顯變化，破口處晶粒拉長(zhǎng)，為韌性斷裂。

水側(cè)腐蝕

鍋爐爐管也會(huì)由于水側(cè)腐蝕導(dǎo)致爆管，水側(cè)腐蝕主要有鍋內(nèi)水局部濃縮引起的運(yùn)行中腐蝕，給水含氧引起的氧腐蝕和因應(yīng)力產(chǎn)生的苛性脆化等幾種?？列源嗷饕l(fā)生在脹接或鉚接鍋爐中，大型電站鍋爐中較少見(jiàn)。

1.酸性腐蝕和堿性腐蝕

鍋內(nèi)水局部濃縮引起的運(yùn)行中腐蝕的過(guò)程可描述如下：爐水在管內(nèi)沉積物下面、蒸發(fā)受熱面的縫隙以及爐管內(nèi)產(chǎn)生汽塞的部位發(fā)生局部的濃縮，產(chǎn)生濃酸或濃堿，破壞爐管內(nèi)表的 Fe3O4 保護(hù)膜，從而造成了爐管金屬表面被酸堿腐蝕，可分別稱(chēng)為酸性腐蝕和堿性腐蝕。

堿性腐蝕常發(fā)生在多孔沉積物下面，爆口附近腐蝕產(chǎn)物與金屬表面附著性較差，腐蝕產(chǎn)物中夾有磷酸鹽、硅酸鹽等爐水成分，除去腐蝕物后，有凹凸不平的腐蝕坑。

由于在濃堿條件下氫離子少，產(chǎn)生的氫且容易擴(kuò)散出去，不會(huì)滲入鋼中造成脫碳現(xiàn)象，坑下金屬的金相組織和機(jī)械性能都沒(méi)有變化，金屬仍保持其延展性,爆管是由于腐蝕破壞使管壁減薄過(guò)熱鼓包所致 。

酸性腐蝕常發(fā)生在比較致密的沉積物下面，由于在濃酸條件下氫離子濃度高，生成的氫不容易擴(kuò)散出去,部分滲入到鋼中，和鋼中滲碳體 Fe3C反應(yīng)，因此酸性腐蝕和氫脆現(xiàn)象總伴隨在一起。爆口附近腐蝕產(chǎn)物與金屬表面結(jié)合較牢固，金屬表面存在腐蝕坑。大部分爆口的內(nèi)壁表面脫碳，管壁面多有微裂紋存在，這些裂紋連成網(wǎng)狀，多為沿晶破裂。爆口脹粗不明顯，破口斷面平齊、粗鈍，呈脆性斷裂特征。

2.鍋爐的氧腐蝕

鍋爐的氧腐蝕是電化學(xué)腐蝕。氧腐蝕主要發(fā)生在省煤器入口段受熱面內(nèi)壁，嚴(yán)重時(shí)可達(dá)省煤器中部直到鍋爐水冷壁。其主要特征是潰瘍腐蝕，在被腐蝕的金屬表面形成許多小型鼓包，其直徑差別很大，鼓包表面顏色由黃褐色到磚紅色，次層為黑色粉末物，金屬表面有腐蝕坑。爆口金相組織變化不明顯，為韌性斷裂。

1.振動(dòng)疲勞

振動(dòng)疲勞常由于支吊失效或布置不合理引起，其斷口處沒(méi)有明顯的減薄現(xiàn)象，為橫向斷裂。

2.熱疲勞

熱疲勞可由于間斷性的蒸汽停滯或急冷引起的水側(cè)金屬周期性冷卻造成，斷口處一般沒(méi)有明顯的減薄，為橫向斷裂,在斷口的下部，可發(fā)現(xiàn)多條平行于斷口平面的大小不一的裂紋，通過(guò)對(duì)裂紋尖端的金相觀察，裂紋是沿晶開(kāi)裂，存在有二次沿晶裂紋，裂紋尖端不連續(xù)，其擴(kuò)展方向垂直于管軸方向。吹灰時(shí)急冷或渣層間斷性地浸潤(rùn)受熱面管也會(huì)造成溫度的周期性變化，導(dǎo)致?tīng)t管疲勞破壞，在爐管外表面產(chǎn)生“大象皮膚狀”密布的多處橫向裂紋。

3.腐蝕疲勞

鍋爐內(nèi)存在著各種腐蝕現(xiàn)象，部件腐蝕介質(zhì)作用產(chǎn)生的疲勞破壞為腐蝕疲勞。腐蝕疲勞的爆口外表面或內(nèi)表層通常會(huì)有腐蝕層或氧化物層附著。爆口一般無(wú)脹粗、鼓包現(xiàn)象，無(wú)壁厚減薄現(xiàn)象，沒(méi)有塑性變形，呈脆性斷裂。

破口裂紋斷口面較平齊，與管子壁厚垂直，但不光滑。腐蝕疲勞破壞一開(kāi)始時(shí)，往往以多裂紋源的方式進(jìn)行,因此在斷面上常有獨(dú)特的多齒狀特性。

焊縫質(zhì)量問(wèn)題在我國(guó)四管爆漏中一直居高不下，以手工電弧焊為例，易發(fā)生的缺陷為：咬邊、滿溢、焊瘤、內(nèi)凹( 塌腰)、未焊透、夾渣、氣孔、裂縫(包括熱裂縫、冷裂縫和再熱裂紋等)，這些焊接質(zhì)量問(wèn)題造成焊接部位產(chǎn)生應(yīng)力集中和接頭機(jī)械性能下降等問(wèn)題，致使焊口處成為薄弱部位而造成爆管。

焊接質(zhì)量爆管容易識(shí)別,因其破口總是發(fā)生在焊接部位，破口一般沿有缺陷處破裂，裂紋較直。異種鋼焊接部也是易造成爆管的部位，會(huì)在焊接接頭處因熱脹差發(fā)生環(huán)向的破裂。