四管爆漏的種類和定義：

四管爆漏是指鍋爐熱交換面中的水冷壁 、過熱器、再熱器和省煤器四種受熱面管由于過熱 、腐蝕 、磨損等各種原因發(fā)生破裂、泄漏, 導(dǎo)致爐管失效 , 甚至引起鍋爐事故停機(jī) 。

根據(jù)其產(chǎn)生的原因不同, 可以按表 1 分類：

爆口特征判斷法是現(xiàn)場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爆口邊緣有無明顯變薄情況, 是銳邊還是鈍邊; 

③爆口內(nèi)壁有無積垢 ,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、過燒 、過熱等。

長期過熱：

長期過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 。從蠕變原理上來說 , 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)管子過熱時(shí) , 管子會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 。

短期過熱：

短期過熱是由于管子在嚴(yán)重超溫的情況下力學(xué)性能嚴(yán)重下降 ,管子在壓力的作用下發(fā)生塑性變形以至爆破 。

短期過熱爆管按過熱程度的高低又可分為 :

（1）瞬時(shí)過熱爆管 , 溫度在 Ac3 以上 ; 

（2）短期直接過熱爆管 ;

（3）小鼓包爆管 。

瞬時(shí)過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。 

磨損爆管：

磨損爆破口的爆口特征是爆口附近管壁有明顯的減薄 ,爆口金相無明顯變化 , 屬于韌性破裂 , 爆破邊緣呈薄形 。

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 :

腐蝕爆管：

由于外部介質(zhì)與受熱面管子發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的爆管稱為腐蝕爆管 。雖然腐蝕爆管占總爆管數(shù)的比例較低 , 但由于具有突發(fā)性和不可預(yù)測性 ,腐蝕一旦發(fā)生 , 受損范圍較大 , 往往造成大面積的受熱面損壞 。

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 。

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；
硫酸鹽型的高溫腐蝕機(jī)理；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。

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 ,無明顯的棱角存在 ; 破口的金相組織無明顯變化 ,破口處晶粒拉長 ,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。

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 ,金相組織無明顯變化 , 破口處晶粒拉長,為韌性斷裂 。

水側(cè)腐蝕：鍋爐爐管也會由于水側(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。苛性脆化主要發(fā)生在脹接或鉚接鍋爐中, 大型電站鍋爐中較少見。

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。

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。

疲勞破壞：鍋爐爐管因啟?；蜇?fù)荷變化受到交變熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力作用,同時(shí)由于管子和管內(nèi)工質(zhì)的重量 ,管子也承受著重力的作用, 當(dāng)管子因各種原因產(chǎn)生振動時(shí) ,管內(nèi)應(yīng)力也發(fā)生周期性的變化 ,從而造成了爐管的熱疲勞和振動疲勞。

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

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 ,通過對裂紋尖端的金相觀察 ,裂紋是沿晶開裂, 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受熱面管也會造成溫度的周期性變化,導(dǎo)致爐管疲勞破壞, 在爐管外表面產(chǎn)生“大象皮膚狀”密布的多處橫向裂紋 。

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)表層通常會有腐蝕層或氧化物層附著。爆口一般無脹粗、鼓包現(xiàn)象,無壁厚減薄現(xiàn)象 ,沒有塑性變形 ,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 。

焊接質(zhì)量和異種鋼焊接：焊縫質(zhì)量問題在我國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 ,會在焊接接頭處因熱脹差發(fā)生環(huán)向的破裂。

鍋爐四管爆漏頻繁發(fā)生。鑒別這些損壞發(fā)生的原因有助于揭示鍋爐存在的隱患，如果不作處理，將會導(dǎo)致更為嚴(yán)重的問題。大部分損壞的原因都可歸結(jié)為幾個(gè)根本原因中的一個(gè)。全面的金相故障分析通常能揭示出其根本原因；然而，并不需要對所有損壞的管子都進(jìn)行金相分析。損壞管子的外觀形貌能就損壞的原因提供有交織的訊息。這一訓(xùn)息有助于縮小可能產(chǎn)生管子爆破原因的范圍，有時(shí)，結(jié)合一些鍋爐運(yùn)行方面的知識就足以確定其損壞的原因。

本文列舉了一些最為常見的鍋爐四管爆破損壞類型的實(shí)例。將用作一種導(dǎo)則以幫助鑒別常見管子損壞的原因。但必須注意到，僅根據(jù)外觀形貌無法區(qū)別許多損壞模式，某些時(shí)候不同的原因會導(dǎo)致看上去外觀形貌是相同的損壞。頻發(fā)的或嚴(yán)重的管子損壞必須通過一個(gè)合格的金相試驗(yàn)室進(jìn)行全面分析，以便能鑒別出真正原因。