油田熱注鍋爐爆管原因分析

【摘要】在傳統(tǒng)理論認識的基礎(chǔ)上，結(jié)合材料學(xué)及微觀分子理論研究熱注鍋爐運行時經(jīng)常發(fā)生鍋爐爆管事故的機理。從客觀的角度來說，油田熱注鍋爐在日常的運行當中，并不會出現(xiàn)太大的問題，但是由于長期缺乏有效維護，并且在很多小問題上并不注意，導(dǎo)致多數(shù)問題都沒有得到徹底解決，反而埋下了較大的安全隱患。日后需要通過控制水的結(jié)垢、采用爐管內(nèi)壁鍍特種金屬等方式和工藝，來避免爆管的事故發(fā)生，實現(xiàn)更加理想的運行狀態(tài)。

【關(guān)鍵詞】熱注鍋爐；爆管原因；水垢

相對于其他設(shè)備來說，油田熱注鍋爐具有一定的特殊性，例如，實際生產(chǎn)工作當中，熱注鍋爐爆管事故并不僅僅發(fā)生在高溫運行時，有部分事故發(fā)生在剛剛起爐的過程中，此時爐內(nèi)溫度小于200℃，爐內(nèi)的壓力低于10MPa。從這一點可以看出，油田熱注鍋爐爆管的原因趨向于多方面，除了一些極端原因之外，日常工作所埋下的安全隱患，也有可能是導(dǎo)致熱注鍋爐爆管事故的原因。本文主要對油田熱注鍋爐保管事故的原因進行了深入分析。

一、鍋爐水質(zhì)檢驗及爆管樣品檢查原因分析

（一）鍋爐水質(zhì)

就油田熱注鍋爐爆管原因本身來說，僅僅是一個“鍋爐”而已，鍋爐水質(zhì)很有可能成為爆管事故的主要原因。為了進一步確認和分析，本文選擇某市采油廠熱注鍋爐的水樣進行分析，考慮到不同水質(zhì)的影響具有一定差異。選擇的水樣共有三種，分別為軟化水、回用水以及爐水，采用的分析方法按照SY/T 5523--2006《油田水分析方法》來進行。經(jīng)過大量的測試和分析后發(fā)現(xiàn)，軟化水的pH值為7.95；回用水的pH值僅有1.87；爐水的pH值較高，為12.44。通過數(shù)據(jù)分析，水質(zhì)結(jié)垢是爆管事故的主要原因。隨著檢驗科技的不斷進步，在水質(zhì)檢驗的過程當中，還可以對熱注鍋爐軟化水礦物質(zhì)的濃度進行相應(yīng)的分析，利用此項工作來了解注入水當中的礦物質(zhì)含量，以及礦物質(zhì)的元素成分，在相關(guān)數(shù)據(jù)和資料的協(xié)助之下，找出對金屬關(guān)閉脆性和韌性影響最多的元素，之后才能制定更加有效的預(yù)防措施[1]。

（二）爆管樣品檢查

油田熱注鍋爐爆管事故并不是偶然的失誤操作所導(dǎo)致的，經(jīng)過大量的檢查和總結(jié)分析，發(fā)現(xiàn)問題的根源在于日常清理不徹底、小問題不注意、各種問題不斷堆積所導(dǎo)致的。經(jīng)過技術(shù)人員的大量鑒定和分析，在爆管樣品的集中檢驗當中發(fā)現(xiàn)，爐管破裂的位置有80%都發(fā)生在容易產(chǎn)生水垢的爐管末端和爐管的彎曲處。另一方面，通過現(xiàn)場檢查后發(fā)現(xiàn)，爆管位置含有大量的水垢，綜合多方面的事故因素分析，水垢是造成爐管爆裂事故的主要原因。在之前的分析當中，很多檢驗人員認為爐管爆裂原因是由于內(nèi)部壓力、熱量積累造成的，但實際情況與之不符。

二、爆管原因分析及預(yù)防措施

鍋爐在運行的過程中，爆管原因并不能單純的認定為水垢，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，設(shè)備的穩(wěn)定性不斷提高，鍋爐的性能總體上也得到了較大的提升。經(jīng)過全方位的分析和測驗后發(fā)現(xiàn)，除了水垢雜質(zhì)以外，滲入物質(zhì)對剛體強度及原子排列和內(nèi)應(yīng)力的改變，也是爆管的原因之一。油田熱注鍋爐在日常的工作當中，外部的一些物質(zhì)會通過原子的運動和化學(xué)、物理反應(yīng)，滲入到鍋爐內(nèi)部，隨著時間的推移，各種物質(zhì)的反應(yīng)逐漸明顯，最終導(dǎo)致爆管事故。值得注意的是，生產(chǎn)初期的滲透非常容易被忽視，水垢當中的鈣、硅、碳酸根等離子開始慢慢滲透到鋼結(jié)構(gòu)中，這原本是一個緩慢的過程，但鍋爐的日常運行在高溫與低溫之間進行不斷轉(zhuǎn)換。當處于高溫狀態(tài)時，鋼的強度發(fā)生了一定改變，鈣、硅、碳酸根等離子與鋼構(gòu)中的原子也發(fā)生了相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，導(dǎo)致鋼金屬鍵結(jié)合強度降低，從而發(fā)生了疏松的情況。從以上的分析來看，鍋爐在日常的運行當中，導(dǎo)致爐管爆裂的原因較多，如果是僅僅從某一個角度去考慮問題，勢必會導(dǎo)致最后的成果不理想，各項問題的復(fù)發(fā)概率較高。隨著科技的不斷發(fā)展，工作人員在研究爐管爆裂原因的過程中，考慮到了一種顯而易見但又容易被忽視的運動形式——“布朗運動”。從“布朗運動”的角度來分析，水垢和金屬管壁也有可能發(fā)生相互擴散的現(xiàn)象，在初始階段不容易引起注意，甚至被忽視，當問題嚴重到一定程度時，爐管爆裂會發(fā)生的很突然，并且在尋找原因時異常艱難[2-3]。

綜合上述的研究成果和理論分析，油田熱注鍋爐爆管的原因主要有以下幾個方面：第一，鈣、硅、碳酸根等離子會在不斷運動的狀態(tài)下，隨著時間的推移逐漸滲透到鋼結(jié)構(gòu)當中，不斷改變鋼的強度，導(dǎo)致爐管爆裂；第二，水垢原因，鍋爐需要依靠大量的水進行運作，長時間的不清理或者是清理不徹底，會產(chǎn)生大量水垢，尤其是在彎曲管壁當中，引發(fā)爐管爆裂；第三，疏松層的產(chǎn)生，造成內(nèi)壁與外壁硬度上的較大差異，倘若強度發(fā)生了較大的變化，內(nèi)應(yīng)力會直線增大，客觀上造成微破裂的產(chǎn)生，最終發(fā)生爐管爆裂的事故。根據(jù)油田熱注鍋爐爆管的原因以及實際工作上的要求，筆者根據(jù)自身的工作經(jīng)驗，從以下幾個方面制定了防治措施：首先，考慮到一些硬性客觀條件的存在（例如無法阻止粒子滲透作用），可以通過控制水垢生成的方式來解決爐管爆裂。一方面要不斷的清理鍋爐，定期做相關(guān)檢驗；另一方面，要從鍋爐和水垢兩方面出發(fā)，根據(jù)工作上的需求和鍋爐發(fā)展趨勢，研究更加先進的鍋爐設(shè)備，討論如何利用好水垢，而不是單純的清理。其次，在爐管的內(nèi)壁鍍特種金屬，例如合金金屬，以此來延緩水垢對爐體的破壞，更重要的是保證爐管金屬的強度，降低爆炸的風(fēng)險，避免“布朗運動”造成的影響擴大化[4]。

三、油田熱注鍋爐發(fā)展趨勢

在市場經(jīng)濟迅速發(fā)展的情況下，油田熱注鍋爐得到了社會各界的廣泛關(guān)注，更加引起了國家相關(guān)企業(yè)和部門的重視，未來必須從技術(shù)、系統(tǒng)、操作、設(shè)備等多個方面出發(fā)，解決更多的爐管爆裂問題。除此之外，油田熱注鍋爐并不能僅僅處理爆管問題，還需要通過技術(shù)創(chuàng)新，避免因爆管事故引起的其他同類事故，更好的解決生產(chǎn)過程中的實際問題，實現(xiàn)客觀上的良性循環(huán)，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。

結(jié)語

文章主要對油田熱注鍋爐爆管原因進行了相關(guān)分析，提出了相應(yīng)的解決措施。油田熱注鍋爐主要是為油田的生產(chǎn)服務(wù)，具有危險系數(shù)高、操作復(fù)雜、性能要求穩(wěn)定高等特點，因此，在解決爆管問題時，必須從客觀實際出發(fā)，相信在今后的工作當中，油田熱注鍋爐爆管可以得到有效解決，不斷提高鍋爐安全系數(shù)，降低熱注鍋爐的爆管風(fēng)險，延長鍋爐的使用壽命。

參考文獻

[1]李斌東，魏保楊，廖禮平.熱管鍋爐熱管爆管及失效原因分析[J].化工裝備技術(shù)，2012（05）

[2]勾艷玲，馬艷峰，張麗波.鍋爐受熱面管束變形爆管事故原因分析及處理辦法 [J].吉林勞動保護，2011（S1）

[3]陳程，王征，湯紅梅.刺刀式廢熱鍋爐爆管原因分析及改進措施[J].化工設(shè)計，2010（04）

[4]李偉忠，安文廣，張麗波.蒸汽鍋爐爆管事故原因及處理方法探討分析[J].價值工程，2012（29）

作者簡介

韓連友（1985-），男，漢族，遼寧盤錦人，畢業(yè)于西安石油大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事熱注安全生產(chǎn)管理工作。