1锅炉爆管情况
气控式外取热炉和下流式外取热炉在催化工艺流程中所处的位置如1所示。
气控式外取热炉损坏的6根炉管破裂位置集中在催化剂入口近，裂口呈圆形，直径大都在520mm之间不等，其中*大的一个裂口直径为100mm.图中有4根炉管由内向外破裂，为主动性破坏所致，另外2根炉管有明显受相邻的2根炉管破裂后对其冲刷减薄的痕迹，破裂由外向内，为被动性破坏。
下流式外取热炉破裂的4根炉管，破裂位置的规律不明显，裂口形状不一，破裂位置有两处在催化剂入口附近，有2根在管束封头处，从外表看造成其破裂的原因有很多因素。
2损坏分析
根据大连石化公司提供的四催化装置相关数据，分别对气控式和下流式外取热炉在3种工况（产汽量分别为133、170、210t/h ）下的平均热负荷、循环倍率和环隙水流速度等进行初步计算，计算数据见1和2.
炉管计算。根据所采集的大连石化公司四催化气控式外取热炉制造图爆裂炉管的样品，进行了金相组织及断口形态分析。从对采集的样品局部进行的金相检验图中看到：主裂纹端部尖锐，没有较多分枝（ 2），但有裂纹端部带枝的现象（ 3），还有弯曲扩展的裂纹（ 4）。
从5的两张照片对照球化评级标准确定球化级别在4 5之间，其试样球化程度比较严重。
通过对断口表面膜能谱分析（ 3、4 ），在断口裂纹尖端没有发现Na元素，但在裂纹中部有N a元素的存在。
裂纹尖端*后掰断的新鲜断口为韧性特征，在裂纹尖端断口覆盖了一层氧化膜。由于氧化膜太厚，清洗后的断口已经无法观察到裂纹原始扩展的疲劳特征，只能看到现在的穿晶形态（ 6）。
从以上分析可见，裂纹由内壁向外壁扩展，多数主裂纹横向（与轴方向垂直）延伸，笔直且无分枝，断口呈现阶段性扩展的扇形状（贝壳状），断口金相多数为穿晶形态，属比较典型的热疲劳开裂，而且在断口表面裂纹中部表面膜成分分析中有N a元素存在。由此可以断定，本次炉管的破坏应为在腐蚀介质作用下的热疲劳破坏。
3原因分析
3. 1热负荷过高
在产汽量为170t/h的工况下，两台外取热炉平均壁面热负荷均超过200kW /m2，其中气控式外取热炉平均热负荷在230kW /m2以上；当产汽量为210t/h时，下流式外取热炉平均热负荷为256. 2kW /m2，气控式外取热炉平均热负荷为286. 1kW /m2；而其他厂同类设备的设计平均热负荷为240kW /m2，实际运行热负荷为190kW /m2，300kt/a合成氨采用的废热锅炉平均热负荷是140kW /m2。由此可见，大连石化四催化的气控式外取热炉的热负荷明显高于其他厂同类设备的热负荷。
外取热炉的传热方式采用壳侧高温催化剂颗粒在流态化状态与炉管壁面接触传热，传热系数大，热负荷高。尤其是高温催化剂入口部位催化剂温度特高，流化强度大，且易产生偏流，如果两台设备热负荷分配不均将使局部热负荷更高，远远超出一般设计的范围。通过对炉管内壁应力计算，当q= 280kW /m2时，炉管内壁合应力（温差应力与内压应力之和）为250M Pa.当局部热负荷因偏流等因素提高1. 5倍时，其炉管内壁合应力在350M Pa以上，明显高于炉管材料在运行温度下的屈服极限（ 220MPa），况且局部热负荷有时远大于1. 5倍。在这种情况下，冷却效果的波动和负荷的波动都将引起炉管内壁合应力的剧烈波动，应力的反复变化将导致炉管内壁热疲劳破坏。
由于炉管内壁合应力主体是温差应力，温差应力的大小与热负荷成正比，热负荷变化超出20%时，就应视为一次应力循环。因此，开停车及热负荷超过20%的工艺波动次数之和超过允许的应力循环次数就会造成热疲劳破坏。
炉管内水流波动也会引起炉管内壁应力的波动。据资料推荐，管帽结构参数（D /d， h /d ）设计不当会引起水流波动，一般推荐D /d或h /d值在1. 5 2. 0之内，经计算原设备的D /d值为2. 6，超出设计推荐范围，所以有产生水流波动的可能。
3. 2事故炉管带压水流对相邻炉管冲刷减薄
由于已破裂管束泄漏的水气和处在流态化的催化剂颗粒对邻近管束的冲刷减薄，从而使得管束受损，但这不是造成整个外取热器管束破坏的主要原因。
4改进措施
针对外取热炉存在的问题，应着重做好以下几方面的工作：
a.降低热负荷。首先降低平均热负荷，尤其是应改进局部结构和保护措施，防止局部热负荷过高。
b.加强炉水水质监测和加药量的控制，提高炉水水质，并加强煮炉的操作管理，防止因水质差引起的腐蚀损坏。
c.加强操作管理，降低两台设备热负荷分配不均，防止热负荷和压力的波动。
d.在制造和运行中，应注意监控Cl - 1含量，虽然CrM o钢对C l - 1没有奥氏体不锈钢敏感，但造成的损坏也有报道。
5结语
通过对外取热系统的局部不良水循环结构、局部热负荷偏高以及两台外取热炉热负荷不均现象采取相应的改进措施，并加强了炉水的监测和水质控制，从而保证了外取热系统长期运行的可靠性，自外取热系统改造两年来，整个外取热系统运行良好，两台外取热炉再未发生爆管事故。