某电厂2号锅炉由哈尔滨动力集团制造，为亚临界压力一次中间再热自然循环炉，平衡通风和四角切园燃烧方式，燃用烟煤、贫煤，采用烟气挡板调节再热汽温。锅炉以MCR工况为设计参数，在机组电负荷为333 MW工况时最大连续蒸发量为1025t/h，机组电负荷为300 MW时，蒸发量为910.5t/h，富通新能源生产销售生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧颗粒机、木屑颗粒机、秸秆压块机压制的生物质颗粒燃料。
炉膛四周为全焊式膜式水冷壁，水冷壁规格为∮63.5 mm×8 mm，节距S=76.2 mm。后水冷壁经折焰角后抽出35根管作为后水冷壁吊挂管，管径为∮76 mm。水冷壁延伸侧墙及水冷壁对流排管的规格为∮76 mm×9mm。
2001年12月1日，机组在168 h试运行期间，2号锅炉水冷壁延伸管右数第24根（标高5lm、折焰角附近弯头处）左右鳍片根部两侧发生泄漏。为分析泄漏原因，进行了一系列相关试验。
2、试验内容及结果
2.1宏观检查
水冷壁管设计材质为20G，规格为476 mm×9mm。泄漏处管子及弯头无明显变形。弯头椭圆度测量，长轴为76.44mm，短轴为74.00 mm，不圆度为3.2 01。
在泄漏弯头处两侧鳍片的端部明显可见裂纹。右侧裂纹起源于弯头起弯处，鳍片角焊缝端部和梳型板角焊缝的工形焊接接口处已经裂穿，泄漏蒸汽将右水冷壁管吹穿。裂纹一端沿鳍片焊缝熔合区向上开裂，裂纹有分叉；另一端沿周向发展，呈水平直线形，无分叉，然后在弯头左侧转折向上发展（见图2）。断口检查发现裂纹已经贯穿，断口整齐。在裂纹附近焊缝的外观检查发现多处咬边（最深为0.5 mm左右，最长为10 mm），断口有夹渣，在裂纹起裂处的梳形板角焊缝断口可见内部气孔（∮1mm左右）。
弯头左侧裂纹沿鳍片焊缝的外壁熔合区起裂并扩展，无分叉，断口检查见裂纹己贯穿，且断口整齐。
2.2壁厚测量
在开裂泄漏弯头附近，对水冷壁管壁厚进行测量，结果如表1所示。
由测量结果可见，管壁最薄处为水冷壁管弯头外弯面(9.0 mm)，符合设计要求。
2.3 化学元素分析
在开裂泄漏的弯头附近取样进行化学元素分析，试验结果如表2所示。
可见，试样的化学元素成分符合CJB5130- 95《高压锅炉用无缝钢管》标准的要求。
2.4 力学性能试验
取开裂泄漏附近处的管段作为试样，进行拉伸试验，具体数据如表3所示。经比较可知，母材的抗拉强度符合GB5130-95《高压锅炉用无缝钢管》标准要求。
2.5金相分析
在泄漏管上相关部位共取7处试样进行金相分析。其中试样1为离泄漏位置500 mm处管段(见图3)，试样4取右侧裂纹的左侧尖端。
试样1的金相组织为片状珠光体十铁素体，珠光体球化为1级；试样4的金相组织为片状珠光体十铁素体，珠光体球化为l级，裂纹无分叉，为穿晶形裂纹，横断面可见裂纹从外壁起裂，沿焊接熔合区开裂。
2.6显微硬度测量
测量试样的显微硬度值，数据见表4。显微硬度
值无异常。
2.7 断口扫描电镜分析
对裂纹的断口进行电镜断口扫描分析，可见裂纹起源于鳍片角焊缝和梳型板角焊缝的T形焊接接口处，从外壁起裂。断口可见贝壳状疲劳纹（见图6），并可见穿晶型二次裂纹，为穿晶断口(见图7)。
3、结论及处理措施
3.1结 论
各种分析结果表明：水冷壁管开裂泄漏是由于振动引起的疲劳失效。开裂的水冷壁管处于炉膛折焰角附近，机组运行时，由于烟气的冲刷和涡流的作用，管子产生振动，振动产生的交变应力最大作用处是管子弯头起弯处，正好是鳍片角焊缝和梳型板角焊缝的工形焊接接头处，焊接热影响区机械性能相对较低（一般布氏硬度低20%左右），T型接头经过2次焊接，其热影响区性能更低，加上焊接质量不良，存在焊接缺陷，故成为疲劳源，在交变应力的反复作用下开裂，一侧沿焊缝熔合区的薄弱处扩展，一侧沿周向扩展，导致泄漏。
3.2处理措施
a．对泄漏附近水冷壁管类似位置进行了检查，特别注意检查出现鳍片角焊缝和梳形板角焊缝的T形焊接接口处；
b．在水冷壁延伸管位置采取加固措施，改变管子的振动频率，防止产生疲劳裂纹。
采取以上措施后运行至今，该炉未再发生类似泄漏事故。
4、结束语
锅炉的水平烟道位置悬吊管处于烟气走廊中，由于烟气的冲刷和涡流的作用，容易使管子产生振动而导致失效。另一电厂的锅炉也曾经在水平烟道附近的前包墙管发生因为振动引起的疲劳裂纹，导致泄漏。因此，锅炉水平烟道位置固定的设计须引起相当重视，以改善锅炉安全运行状况。
（转载请注明：富通新能源生物质锅炉http://www.ftxny.com/swzglcp/）
