蒸汽鍋爐煙管裂紋檢測(cè)及分析處理

陳迪翔

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院佛山檢測(cè)院，廣東佛山 528000）

蒸汽鍋爐煙管裂紋檢測(cè)及分析處理

陳迪翔

（廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院佛山檢測(cè)院，廣東佛山 528000）

介紹DZG4-1.25-MA臥式水火管燃木柴蒸汽鍋爐第三回程煙氣入口管端裂紋的檢測(cè)方法、裂紋產(chǎn)生原因分析及處理。

裂紋；原因分析；檢測(cè)

0 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，佛山市木材綜合加工企業(yè)的燃木屑、木碎（廢料）工業(yè)鍋爐迅猛增加，尤以DZG4-1.25-MA型臥式水火管燃木柴蒸汽鍋爐為多。在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)該類(lèi)型的鍋爐第三回程煙氣入口管端或近管端出現(xiàn)裂紋。裂紋有單條的，也有多條的。有的裂紋既沿管子端口縱向延伸，又徑向穿過(guò)角焊縫延至管板，從管子端面觀察呈輻射狀。最深的裂紋為穿透性裂紋，肉眼可見(jiàn)，但大多數(shù)裂紋須經(jīng)表面檢測(cè)才能發(fā)現(xiàn)。

1 鍋爐裂紋的檢驗(yàn)檢測(cè)

（1）佛山市某木業(yè)有限公司的一臺(tái)DZG4-1.25-MA型臥式水火管燃木柴蒸汽鍋爐，在2013年度的鍋爐定期內(nèi)部檢驗(yàn)中經(jīng)外觀檢查發(fā)現(xiàn)：第三回程煙氣入口管端或近管端出現(xiàn)裂紋。裂紋有單條的，也有多條的。該類(lèi)型鍋爐第三回程煙氣入口管端設(shè)在前管板上，如圖1所示。煙管與前管板的焊接結(jié)構(gòu)如圖2所示。管端伸出長(zhǎng)度3～4 mm，角焊縫焊角高度與管端齊平，熔深4～6 mm。從結(jié)構(gòu)上分析，裂紋為縱向裂紋，一般不延至管子的端口，長(zhǎng)約15～20 mm；距管子端面約4～8 mm。

圖1 前管板圖

圖2 煙管與前管板焊接結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)外觀檢查發(fā)現(xiàn)缺陷和現(xiàn)場(chǎng)表面檢測(cè)的條件（表面打磨清理的難度較大），以及從檢測(cè)靈敏度和檢測(cè)效率的考慮，選用熒光磁粉檢測(cè)方法較為合適[1]。

（2）先把鍋爐第三回程煙管煙氣入口管端（包括管端內(nèi)壁內(nèi)100 mm的范圍）及前管板的煙垢、氧化皮和鐵銹清理干凈，然后用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)法以每一個(gè)管口為中心進(jìn)行磁探，這樣能發(fā)現(xiàn)管端和管板上不同方向的裂紋。探傷靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，效率高。

由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)法只能發(fā)現(xiàn)管端及管板的裂紋，而在管子內(nèi)壁且沒(méi)有延伸至管端的裂紋不能有效檢出，因此需要采用中心導(dǎo)體法或電磁軛法補(bǔ)充檢測(cè)。采用中心導(dǎo)體法檢測(cè)操作難度大，效率低，不切合實(shí)際，故選用電磁軛法。在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)檢測(cè)完畢后，對(duì)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂紋的管端內(nèi)壁進(jìn)行電磁軛法檢測(cè)（已發(fā)現(xiàn)裂紋的管子必須更換，無(wú)需再作檢查）[2]。

檢測(cè)方法：電磁軛的兩極需作修改或加工，使兩極能插進(jìn)管內(nèi)且與管壁接觸良好。分垂直和水平兩個(gè)方向進(jìn)行檢測(cè)。兩極在水平檢測(cè)時(shí)，應(yīng)注意在停止磁化前，將管子底部過(guò)多的磁懸液吹去，以免造成底部漏檢。這樣能有效檢出管子內(nèi)壁沒(méi)有延伸至管端的縱向裂紋。

2 裂紋產(chǎn)生的原因分析

由于煙管管端的冷卻條件很差，長(zhǎng)期在過(guò)高的熱應(yīng)力作用下，導(dǎo)致管端開(kāi)裂。從圖2可見(jiàn)，管板上的管孔與煙管外壁存在一定的間隙。鍋爐冷態(tài)時(shí)，間隙里充滿(mǎn)水。鍋爐運(yùn)行時(shí)，間隙里的水受熱變成蒸汽往外排出。此時(shí)處于間隙部位的管段溫度達(dá)到最高，但當(dāng)蒸汽排盡后，水又重新進(jìn)入間隙，此時(shí)管段的溫度突然降到最低，這樣不斷反復(fù)循環(huán)，導(dǎo)致該管段產(chǎn)生熱疲勞裂紋[2]。

（1）煙管外徑與前管板煙管管孔的間隙為死水區(qū)，由于循環(huán)停滯，造成煙管外徑與前管板煙管管孔間隙的內(nèi)部介質(zhì)局部汽化，形成汽水分層。由于蒸汽的傳熱效果差，管孔間隙汽空間部位在第三回程煙管煙氣入口管端煙氣熱高溫的作用下，導(dǎo)致過(guò)熱產(chǎn)生縱、環(huán)和穿透性開(kāi)裂[2]。

（2）由于前管板管孔端的煙管管壁（裂紋區(qū)域）存在汽水分層，受到汽水交替變化的接觸，從而形成壁溫的交替變化，隨著多次的交變過(guò)程重復(fù)，使前管板與煙管的焊縫產(chǎn)生交變熱應(yīng)力，導(dǎo)致形成熱疲勞裂紋。

3 裂紋缺陷的處理方法

（1）取出有裂紋缺陷的管子后，應(yīng)對(duì)管板裂紋清除，并用角向砂輪打磨去除焊渣，同時(shí)對(duì)管孔打磨出焊接坡口，其坡口角度50度，坡口深度≥6 mm。如圖3所示。

圖3 坡口圖

（2）按第三回程產(chǎn)生裂紋位置管子數(shù)量取鍋爐專(zhuān)用GB3087、ф63.5×3、20#無(wú)縫鋼管，按前后管板的長(zhǎng)度兩端加3 mm裁取穿入管板中，檢查管子兩端伸出長(zhǎng)度是否符合要求，煙管插入就位應(yīng)先用直珠脹管器將管口外壁至與管板緊貼，然后焊接。焊腳高度應(yīng)與管口平齊，焊縫端高不得凸出管板3 mm（如圖4所示）。

圖4 焊縫圖

（3）焊接完畢，進(jìn)行了質(zhì)量檢查，外觀檢查[3-4]：經(jīng)返修的焊縫按《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和有關(guān)技術(shù)條件的要求對(duì)焊縫進(jìn)行外觀目測(cè)檢查，結(jié)果合格；磁粉檢測(cè)復(fù)探：未發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷存在，探傷合格；強(qiáng)度試驗(yàn)：按《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定的程序?qū)﹀仩t本體進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力1.25+0.4=1.65（MPa），保壓20分鐘，試驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)受壓部件殘余變形的現(xiàn)象，且沒(méi)有壓力降，水壓試驗(yàn)合格。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）因DZG4-1.25-MA型臥式水火管燃木柴蒸汽鍋爐受過(guò)冷沸騰和溫差應(yīng)力引起金屬疲勞作用而導(dǎo)致第三回程煙氣入口管端或近管端出現(xiàn)裂紋。檢驗(yàn)時(shí)著重對(duì)管板與管端的角焊縫作全面外觀檢查；然后進(jìn)行磁探，這樣能發(fā)現(xiàn)管端和管板上不同方向的裂紋。探傷靈敏度高又操作簡(jiǎn)單且效率高，對(duì)缺陷判定準(zhǔn)確。

（2）修理的重點(diǎn)：缺陷修理時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：①煙管與前管板重新焊接前，應(yīng)先脹后焊，消除管子與管孔的間隙；②管板上的坡口盡可能開(kāi)深一點(diǎn)，使角焊縫的熔深盡可能大。

（3）使用管理的重點(diǎn)：維修合格后，鍋爐允許繼續(xù)投入使用，司爐人員必須嚴(yán)格按照鍋爐操作程序啟、停鍋爐，按照GB1576《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求進(jìn)行水質(zhì)檢驗(yàn)和定期排污，確保第三回程煙管表面不產(chǎn)生結(jié)垢和鍋筒內(nèi)積聚水渣。加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行管理，監(jiān)察人員要加強(qiáng)監(jiān)督，保障鍋爐安全運(yùn)行。

［1］勞動(dòng)部.蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1996.

［2］工業(yè)鍋爐檢驗(yàn)［Z］.中國(guó)鍋爐壓力容器檢驗(yàn)協(xié)會(huì)，2007.

［3］上海市勞動(dòng)局鍋爐安全監(jiān)察處.工業(yè)鍋爐安全技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：勞動(dòng)人事出版社，1983.

［4］吳旭正.臥式內(nèi)燃鍋爐管板開(kāi)裂問(wèn)題的探討［J］.中國(guó)鍋爐壓力容器安全，2004，20（1）：29-31.

(編輯：王智圣)

圖4 報(bào)警格式配置

按上述進(jìn)行正確配置后，在運(yùn)行環(huán)境下當(dāng)監(jiān)控組態(tài)軟件監(jiān)測(cè)到報(bào)警時(shí)即會(huì)將相應(yīng)的報(bào)警信息存入到配置的報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)中，利用短消息發(fā)送程序定時(shí)查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的新報(bào)警信息記錄，并通過(guò)組合其字段內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信息的發(fā)送。

4 結(jié)語(yǔ)

采用短消息發(fā)送程序可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警信息的遠(yuǎn)程及時(shí)通知，有助于提高過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)的異常響應(yīng)能力。本文介紹的報(bào)警短消息已在污水處理、數(shù)據(jù)中心中央空調(diào)等重要的過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)投入應(yīng)用，取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］深圳倚天科技開(kāi)發(fā)有限公司.ETPro-101Ai外置式GSM MODEM用戶(hù)指南V5.33［Z］.2005.

［2］SIEMENS.AT Command Set Siemens Cellular Engines V03.10［Z］.2002.

［3］劉濤，張春業(yè).基于手機(jī)模塊TC35的單片機(jī)短消息收發(fā)系統(tǒng)［J］.電子技術(shù)，2003（3）：36-38.

［4］宋蕊辰，龐之洋，李雁飛.基于PLC和組態(tài)王的空壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2012（7）：13-15.

第一作者簡(jiǎn)介：李信洪，男，1976年生，福建人，碩士，工程師。研究領(lǐng)域：環(huán)保水處理、建筑智能化與建筑節(jié)能。已發(fā)表論文5篇。

(編輯：向 飛)

Crack Testing and Treatment of Steam Boiler Smoke Pipe

CHEN Di-xiang
（Special Equipment Inspection and Research Institute,Guangdong Province,Foshan Inspection Institute，F(xiàn)oshan528000，China）

This paper introduces crack cause，testing method and treatment of DZG4-1.25-MA horizontal water-fire tube wood steam boiler third return flue gas entrance pipe end.

crack；causes analysis；test

TK229.3

B

1009－9492(2014)03－0097－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.03.030

陳迪翔，男，1985年生，廣東肇慶人，大學(xué)本科，助理工程師。研究領(lǐng)域：鍋爐、壓力容器、電梯、起重機(jī)械等特種設(shè)備檢驗(yàn)。

2013－09－17