某大型氨廠，二段爐下游第一廢熱鍋爐系臥式火管鍋爐，日本日立公司生產，型式為簡單列管形式，其中含有多項專利技術，包括中心管旁路蝶閥的設計，圖1是蝶閥與中心管連接結構簡圖。該形式的鍋爐在我國大型氨廠首次應用，設備在安全運行5年后，中心管旁路蝶閥閥頸焊縫區域，開始出現裂紋，最后發展到從裂紋處斷裂，導致蝶閥整體脫落，造成設備損壞和全廠事故停車。本文對裂紋的產生原因進行分析，并介紹改進措施，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
2、裂紋原因分析
蝶閥的材質為Incoloy 800H，屬鐵一鎳基高溫合金，設置在廢熱鍋爐的出口管箱中，用于調節出廢熱鍋爐的工藝氣溫度。裂紋的產生部位在蝶閥的高頸法蘭與中心管之間的焊縫區域，呈無序網狀向兩側發展，位置如圖1所示。從以下幾個方面對致裂原因作一探討。
2.1晶間腐蝕
Incoloy 800H鋼在593—816℃之間受熱將出現晶間腐蝕傾向，其最敏感的溫度在650℃左右，影響這種傾向的主要因素，是合金中的碳含量、Ti/C比值、固溶處理的溫度和晶粒尺寸等，其實質是晶界上出現貧鉻、富鎳區。廢熱鍋爐出口管箱的工藝氣溫度是588℃。正常生產中蝶閥保持一定的開度，未經換熱的工藝氣從此經過，因此蝶閥的環境溫度在600～700℃之間，正好落在晶間腐蝕的最敏感溫度區域。
2.2應力腐蝕
Incoloy 800H鋼種具有良好的抗應力腐蝕性能，但其性能的優劣要受合金成份、熱處理條件、冷變形和受力條件等的影響。旁路蝶閥系現場安裝，沒有進行熱處理，殘存的應力無法消除，蝶閥本身處于換熱前后溫差較大的兩種氣流之間，存在較大的溫度梯度和熱應力，再者，蝶閥沒有連接支撐，其重量均集中在蝶閥與中心管的焊接部位，亦即裂紋部位，使其受到額外應力的作用，綜合這些因素來考慮，蝶閥與中心管焊接部位，存在較大的應力腐蝕傾向。
2.3金相組織觀察
對斷裂處試樣進行金相組織觀察，發現在其組織晶界中有黑白相間的條帶征狀，而且裂紋也起源于這些條帶上，經能譜分析發現，這種條帶特征實際上是晶界上出現了貧鉻、富鎳，并伴有部分滲氧后的成份偏聚。這種缺陷再伴以因自重而產生的額外應力和振動，這些條帶的前沿在尖端應力場的作用下，形成微小裂紋，并逐步擴展，最終形成貫穿性裂紋。
3．故障及處理情況
在裝置正常生產的情況下，廢熱鍋爐出口管箱測溫點出現溫度飛升，當班操作人員準確判斷是該蝶閥故障，而非誤報，為保證設備和下游高變觸媒的安全，果斷停車．拆開此處人孔后看到，中心旁路蝶閥從高頸法蘭焊縫處斷裂，蝶閥及鼠籠落在管箱區，導致生產中大量高溫轉化氣直接吹向此處測溫點。
在缺乏備件的情況下，為了盡快恢復生產，根據此處上下游的熱量分配關系，結合實際運行情況，經過精心計算，設計、制作了一套盲頭限流器，以代替原蝶閥，圖2是其軸側圖，盲頭圓板用兩層3mm厚的Incoloy 800H板材加工而成，盲頭的入口限流孔直徑為+88mm，長度為1000mm，在后端500mm區域內開孔，分布孔數較原鼠籠的減少一半。安裝時，將盲頭一端插入中心管內500mm，將另一端用三條均布拉筋將其固定到廢熱鍋爐殼體上。
裝置開車運行后，一切正常，上下游各點溫度正常，說明設計的盲頭限流器及其安裝是成功的。
4、小結
4.1Incoloy 800H鋼具有優良的耐應力腐蝕性能和抗晶間腐蝕能力，同時具有較高的高溫機械強度；
4.2在設計上，如果使用溫度在650aC左右，應盡量降低該合金的碳盡量、Ti/C比值等，以優化其抗晶間腐蝕傾向；
4.3在設計上，應盡量優化其受力狀態，避免受到額外應力的作用。
