二次過(guò)熱器管上拱變形檢測(cè)與分析現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其最上面一排管子有明顯的上拱變形，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的最大變形量為26mm.為了確定變形的原因和變形后管子的應(yīng)力水平，以及在這樣大的變形下過(guò)熱器管是否安全可靠，對(duì)其進(jìn)行了有限元模擬分析。計(jì)算條件按管外煙氣溫度800bC，管內(nèi)蒸汽溫度450bC，管內(nèi)蒸汽壓力4.51MPa，直管段長(zhǎng)度5030mm，管子外徑32mm，管子材質(zhì)15CrMo，500bC時(shí)材料許用應(yīng)力為83MPa.計(jì)算模型和有限元分析軟件在有限元計(jì)算分析時(shí)，取一排管子的4根管子（帶3個(gè)彎頭）作為計(jì)算模型。支撐條件是在中段2600mm長(zhǎng)度的管子的兩處Y、Z方向（即上下、前后）予以約束。管內(nèi)加壓4.51MPa，對(duì)最上面的第一根管子的橫截面上加上溫度值，使這溫度值有一梯度，上下兩點(diǎn)的溫度梯度分別為30bC，40bC，50bC.通過(guò)計(jì)算分別求得變形量和最大應(yīng)力值。

　　當(dāng)管子的橫截面上溫度存在溫差時(shí)，橫截面上各部分管子的伸長(zhǎng)量也就存在差異，溫度高的部分，伸長(zhǎng)量就大，反之伸長(zhǎng)量就小。當(dāng)兩頭的變形受到約束時(shí)，就產(chǎn)生向上拱的現(xiàn)象。計(jì)算分析可以確定，過(guò)熱器管子產(chǎn)生上拱變形的現(xiàn)象是由于管子的橫截面上存在溫差所引起的。從彩照上也可清楚地看到，這些最大應(yīng)力都位于管子的支承點(diǎn)，且范圍極小。而管子的絕大部分的應(yīng)力只有2030MPa.在支承點(diǎn)處的最大應(yīng)力除去一次膜應(yīng)力，主要是由于溫度引起的溫差應(yīng)力。按照J(rèn)B4732-955鋼制壓力容器）分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)6，溫差應(yīng)力屬于二次應(yīng)力范疇。一次和二次應(yīng)力之和，即計(jì)算所得的最大應(yīng)力，可按3倍的許用應(yīng)力來(lái)加以限制，考慮其他因素如高溫腐蝕，長(zhǎng)期運(yùn)行的疲勞損傷（本次計(jì)算分析時(shí)無(wú)法顧及）等等，建議取2倍的許用應(yīng)力為限制條件，即控制上拱變形量不超過(guò)50mm.

　　二次過(guò)熱器取樣管的分析由于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)膜金相檢查受條件限制，難以得到高倍數(shù)的清晰的金相組織照片，為此利用割管取樣再進(jìn)一步研究。金相分析二次過(guò)熱器最下面一排管子曾發(fā)生泄漏，以該段穿孔管作分析，發(fā)現(xiàn)穿孔部位有明顯的外壁局部減薄。在該減薄區(qū)取出金相試樣進(jìn)行分析。原現(xiàn)場(chǎng)金相和現(xiàn)取樣管金相屬同一水平部位，因此溫度環(huán)境相同。金相分析均證實(shí)過(guò)熱器15CrMo管為正火加回火，組織均為索氏體+貝氏體+鐵素體。外壁的明顯減薄處與未減薄處在金相上完全一致，外壁的表面狀態(tài)也一致，說(shuō)明減薄處確屬局部的表面膜機(jī)械性磨損。

　　高溫硫化氫的腐蝕硫化氫引起二次過(guò)熱器管的全面腐蝕時(shí)可以使整個(gè)表面均勻地減薄，也可以將表面腐蝕得凹凸不平。有時(shí)表面有鱗片或污泥狀黑色硫化鐵腐蝕產(chǎn)物堆積。由于系統(tǒng)中含有O2，腐蝕產(chǎn)物中會(huì)混有黃色的硫磺，如果系統(tǒng)內(nèi)存在CN-，硫化鐵腐蝕產(chǎn)物與CN-作用生成的化合物，遇空氣后轉(zhuǎn)化為鐵氰化物，呈藍(lán)色。

　　結(jié)語(yǔ)CDQ鍋爐二次過(guò)熱器管失效主要表現(xiàn)為腐蝕、上拱變形和沖刷磨損。二次過(guò)熱器管外壁存在高溫下氧和硫造成的腐蝕。管子外壁的腐蝕與煙塵磨損相互作用造成二次過(guò)熱器局部減薄及縮頸。二次過(guò)熱器管外壁噴鉻處理可以有效防止煙氣磨損。建議分別對(duì)二次過(guò)熱器最上面和最底下幾排管的外壁進(jìn)行噴鉻處理，也可采用滲鋁管。二次過(guò)熱器上拱變形是管子的橫截面上存在溫差所致。

(完)