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(yīng)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(yīng)力作用下會優(yōu)先萌生裂紋源，并在局部形成應(yīng)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(zhì)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(xué)分析結(jié)果符合有關(guān)標準的技術(shù)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(jié)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(chǎn)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(dǎo)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(yīng)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(nèi)介質(zhì)壓力逐步上升 ,當拉應(yīng)力超過材料的屈服強度時 ,在筒壁的應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)部的晶界、第二相、夾雜物等處產(chǎn)生微裂紋 ,微裂紋長大并串通形成孔洞 ,終導(dǎo)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(jié)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(nèi)介質(zhì)停止流動 ,筒體因密閉其內(nèi)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(nèi)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(yīng)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(yīng)力集中 ,進而使該處筒壁內(nèi)部產(chǎn)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(jīng)受嚴重超溫工況導(dǎo)致筒體發(fā)生短時過熱爆破。
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