鍋爐煙管泄漏原因分析及對策

徐衛(wèi)東，蔣騰波

（嘉興市特種設備檢測院，浙江 嘉興 314000）

某單位一臺額定蒸發(fā)量為2t/h的進口臥式內燃煙火管燃油蒸汽鍋爐 （UL-S2000） 額定壓力0.98MPa，運行壓力0.8MPa，1997年2月投用，間斷運行累計近6年。在2009年4月進行例行停爐檢查時，發(fā)現(xiàn)該爐后煙箱下部有滴水痕跡，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)煙管發(fā)生穿孔泄漏，靠近管板內壁處有環(huán)形裂紋，裂紋長度約為5～6mm。

一、檢驗及分析

1.檢驗。煙管的裂紋靠近管板內壁處，管子外形無變化。對抽出管段檢驗，厚度無明顯減薄，硬度正常，金相分析發(fā)現(xiàn)有許多晶間裂紋，可初步判斷為發(fā)生了苛性脆化。

2.運行調查。該蒸汽鍋爐的用途為酒店洗衣場日常用汽、通過熱交換器負責日常生活用水的加熱以及提供空調系統(tǒng)的熱源。全年運行狀態(tài)為間歇使用，每年合計運行期約6～7個月，運行期間蒸汽壓力保持范圍為0.7～0.8MPa。

該鍋爐原配備的離子交換器一直工作不正常，現(xiàn)以給水加堿處理為主。同時，鍋爐運行管理松懈，平時未對水質進行定期化驗，排污不正常。司爐工對鍋爐水質控制缺少正確認識，加藥量較隨意，認為多加總比少加好。2009年2月的水質抽樣檢驗報告反映給水pH值、爐水總堿度及酚酞堿度均處于上限。

3.資料調查。該臺鍋爐產品具有完備的材質證明和檢驗證明，文件資料齊全。

該鍋爐結構緊湊，水容積比較小，單位面積蒸發(fā)量較大，因此爐水在局部區(qū)域較易濃縮。鍋爐出廠時鍋筒側面留有爐水電導率檢測孔和可選配檢測儀。但使用單位沒有訂購檢測儀，檢測孔已堵上。

該鍋爐于2007年1月更換過高溫區(qū)全部煙管，更換時由于操作空間狹小，焊接前預脹最下面一組管排時比較困難，較難保證能徹底消除管子與管板的間隙。

4.原因分析

（1） 苛性脆化。是由于介質內具有含量很高的苛性鈉(NaOH)促使鋼材腐蝕加劇而引起的脆化現(xiàn)象。其破壞形式是在肉眼可見的主裂紋上有大量不可見的分支細裂紋。元件發(fā)生苛性脆化時，裂紋附近的鋼材仍具有良好塑性及脆性?？列源嗷话愣及l(fā)生在受壓元件脹接處。初期裂紋及其支紋發(fā)生在晶粒邊緣間，隨著晶間裂紋的發(fā)展，就會產生穿過晶粒的裂紋 (穿晶裂紋)，迅速擴展甚至導致爆炸。

（2） 苛性脆化的條件。①鍋爐運行中爐水pH值失控，爐水中含有較高濃度的游離堿。②在鍋爐結構上有造成爐水局部高度濃縮的條件，如在脹接口縫隙處，由于接合不嚴密，爐水容易在此發(fā)生高度的濃縮。③在金屬中有接近于它的屈服點的拉伸應力。

（3） 成因分析。①該鍋爐由于運行時水質控制不當，爐水整體堿度偏高，同時由于結構原因，爐水在局部區(qū)域較易濃縮，加劇了堿度的提高。②管子與管板之間存在間隙，爐水在煙管和管板間隙處局部高度濃縮，形成苛性鈉溶液 (10%以上的NaOH)。③管板處開孔多，角焊縫多，管板與煙管共同受力，產生應力集中。拉應力的來源包括三個方面：焊接殘余應力、介質壓力、溫度應力。

二、應對措施

1.加強運行管理，嚴守運行紀律。司爐人員必須嚴格執(zhí)行各項鍋爐及鍋爐房的運行操作規(guī)程和工藝紀律。重點應做好以下三點：①強化日常各項水質的監(jiān)督，認真做好加藥工作，控制爐水的相對堿度。一般認為，爐水相對堿度不應超過20%。確保離子交換器運行正常、再生正常，保證水處理操作的正確性。②鍋爐運行時控制對鍋爐加載時的速度，避免快速升壓，防止鍋爐部件產生附加應力。③確保鍋爐定期排污的頻率和排量，保證鍋水的含鹽量在正常標準之內，尤其是采用了化學加藥的方法后，排污的重要性更加明顯。

2.在本次修理換管時應嚴格遵守工藝紀律。認真做好焊接前的預脹工作，徹底消除管子和管板處的間隙；嚴格遵守焊接工藝紀律，盡可能減小焊接殘余應力。

3.焊接完成后及時對修理表面進行表面探傷。該鍋爐經(jīng)采取上述措施修理后各參數(shù)運行正常，同時使用單位加強了鍋爐的運行管理，2010年4月對該鍋爐給水、鍋水進行定期檢測，其中鍋水的pH值 （25℃） 為10.5、總堿度為8.0mmol/L、酚酞堿度為6.0mmol/L，均控制在正常水平。