通過觀察燃氣防爆加熱器的爆口處塑性變形量較大，管徑明顯脹粗，斷口表面粗糙，具有承受拉應力作用而發(fā)生韌性斷裂的情形。斷口的中心位于壓力表接管座角焊縫外表面的熔合線上，表明詶為裂紋的起始點。焊縫熔合線及其熱影響區(qū)是筒體黑性能薄弱的部位，在拉應力作用下會優(yōu)先萌生裂紋源，并在局部形成應力集中，從而裂紋加速擴展，直到出現(xiàn)斷裂的情況。
燃氣防爆加熱器爆破處
由于該管座與筒體采用騎坐式角焊縫連接，角焊縫雖然完好，斷口也未見焊接缺陷,而且該類型連接焊縫對筒體母材材質及強度的影響范圍較小 ,因此可排除焊接缺陷引發(fā)筒體爆破的可能。另外 ,電加熱單元法蘭上部表面油漆脫落且發(fā)藍現(xiàn)象反映了該加熱器有嚴重超溫運行的跡象 ,而該法蘭下部表面呈紅褐色 ,表明上部溫度明顯高于下部。
燃氣防爆加熱器爆破裂口
電加熱器筒體的化學分析結果符合有關標準的技術要求 ,表明材料使用得當。
燃氣防爆加熱器爆破裂縫
金相檢查結果顯示 ,電加熱器筒體幾處有代表性部位的金相組織存在明顯差異 ,這是由于筒體各處承受了不同程度的超溫工況而產生了不同程度的過熱組織。其中 ,爆口中心 (筒體中間上部 )承受的過熱溫度高 ,已超過材料的 AC3點 ( 855 ℃) ,其余受檢部位 (除靠近封頭部位 )的過熱溫度也已超過材料的 AC1點 (735 ℃)。由于電加熱裝置是分組控制的 ,所以判斷停機后的電加熱裝置實際上并未完全停止工作 ,只有分布在筒體下部的個別加熱單元停止工作 ,從而導致筒體受熱不均 ,這與法蘭外觀表象一致。隨后的電加熱器控制保護系統(tǒng)檢測證實了上述判斷。金相檢查還發(fā)現(xiàn)爆口邊緣橫斷面分布有許多孔洞。分析認為 ,工作狀態(tài)下的電加熱器筒壁主要承受拉應力作用 ,隨著環(huán)境溫度的升高 ,材料的屈服強度和抗拉強度 (這里指高溫強度 )不斷下降。同時 ,筒體內介質壓力逐步上升 ,當拉應力超過材料的屈服強度時 ,在筒壁的應力集中區(qū)域內部的晶界、第二相、夾雜物等處產生微裂紋 ,微裂紋長大并串通形成孔洞 ,導致筒壁斷裂。
易發(fā)生燃氣防爆加熱器爆破部位
硬度測試結果發(fā)現(xiàn) ,相對于 A點而言 ,B點的硬度值略有升高 ,而 C、D兩點的硬度值則略有降低。這是由于 A 點組織完全相變后細晶強化的效果 ,而 C、D兩點因出現(xiàn)不完全相變組織使其硬度值略有下降。
上述分析表明 :機組停運后 ,筒體內介質停止流動 ,筒體因密閉其內壓力保持恒定 ,但此時由于電加熱器控制保護系統(tǒng)存在缺陷 ,電加熱裝置實際上并未完全停止工作 ,使筒體內溫度和壓力不斷升高(高溫度超過 AC3點 855 ℃) ,筒體材料的強度不斷下降。當筒壁所承受的拉應力超過材料的屈服強度甚至抗拉強度時 ,在筒體溫度高區(qū)域的薄弱環(huán)節(jié) (即管座角焊縫熔合線及熱影響區(qū) )優(yōu)先萌生裂紋 ,并在局部形成應力集中 ,進而使該處筒壁內部產生許多孔洞 ,隨后裂紋加速擴展直至終筒體爆破。
通過上面的多方位圖文分析，基本可以確定：
該燃氣發(fā)電廠電加熱器因控制保護系統(tǒng)存在缺陷 ,停機后電加熱裝置實際上并未完全停止工作 ,令其經受嚴重超溫工況導致筒體發(fā)生短時過熱爆破。
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