循環(huán)硫化床鍋爐過熱屏管爆裂原因分析及對(duì)策

杜樂 黃曉雷 李艷慧

摘 要：循環(huán)硫化床鍋爐在正常運(yùn)行的過程中，過熱屏管由于各種原因出現(xiàn)爆裂的現(xiàn)象比較頻繁，這種現(xiàn)象的發(fā)生不僅會(huì)給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成不必要的人員傷亡。因此，本文對(duì)過熱屏管出現(xiàn)爆裂的原因進(jìn)行分析，并提出具體的控制和管理策略，像能夠?qū)崿F(xiàn)控制過熱屏管發(fā)生爆裂的現(xiàn)象，加強(qiáng)焊接工藝質(zhì)量的提升。

關(guān)鍵詞：循環(huán)硫化床；鍋爐；過熱屏管；爆裂原因

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.178

1 循環(huán)硫化床鍋爐過熱屏管爆裂的主要原因分析

1.1 過熱屏組成材料的化學(xué)成分

相關(guān)專業(yè)人士在對(duì)過熱屏爆裂后的過熱屏管材料中的化學(xué)成分展開了分析，主要的分析結(jié)果如下表所示：

從上表的檢測結(jié)果當(dāng)中可以觀察出，過熱屏管子的化學(xué)材料與原始的設(shè)計(jì)材料內(nèi)容相符合，無太大的差異，材料屬于低合金鋼，這種材料具備著良好的焊接性能[1]。

1.2 過熱屏出現(xiàn)泄漏部位的材料金相分析

過熱屏管子材料的金相組織，主要是鐵素體和珠光體組成，這兩種組成材料在受到熱力的影響下，材料的狀態(tài)逐漸發(fā)生了一定的轉(zhuǎn)變。在泄露處的邊緣當(dāng)中可以看出，出現(xiàn)的這些裂紋主要是沿晶擴(kuò)展為主，呈現(xiàn)的是常見的星狀裂紋特征，該裂紋的兩側(cè)，具備著非常明顯的氧化特征。由此可以說明，該裂紋是在對(duì)材料進(jìn)行焊接的過程中產(chǎn)生的，那么這個(gè)裂紋就是屬于焊接熱裂紋[2]。

1.3 SEM的分析

裂紋性質(zhì)需要進(jìn)行SEM來分析，才能夠確認(rèn)具體的原因。這種方式經(jīng)過分析的結(jié)果，可以判定裂紋周邊氧化物的特征，從裂紋當(dāng)中殘留的各種雜質(zhì)也可以發(fā)現(xiàn)，裂紋是由于焊接加熱過程中產(chǎn)生的焊接熱裂紋而引起的。正是因?yàn)檫@些裂紋的出現(xiàn)，才使得過熱屏管爆裂的可能性增大[3]。

1.4 熱裂紋的形成原因分析

展開焊接的過程中，熱循環(huán)峰值的溫度較高，這種高溫的影響下，焊接接頭的熱影響區(qū)域當(dāng)中含有的低熔點(diǎn)的物體就會(huì)被重新融化，當(dāng)一些化學(xué)材料分量偏高的時(shí)候，在高溫液化狀態(tài)下，裂紋出現(xiàn)的傾向就會(huì)越來越多。熔池結(jié)晶的時(shí)候產(chǎn)生的拉應(yīng)力，是促成熱裂紋產(chǎn)生的重要原因，這種拉應(yīng)力的大小，與接頭的形式和剛性等都有著密切的關(guān)聯(lián)。熱裂紋的主要產(chǎn)生原因，是由于拉應(yīng)力和低熔點(diǎn)共晶這兩者共同決定的。

2 防止循環(huán)硫化床鍋爐過熱屏管爆裂的相關(guān)策略研究

2.1 及時(shí)更換過熱屏管

過熱屏管子在使用的過程中，會(huì)經(jīng)過高溫的影響出現(xiàn)一定的消耗，使其自身的功能和材料性能出現(xiàn)變化[4]。過熱屏管子中的鰭片也會(huì)發(fā)生改變，想要防止過熱屏管出現(xiàn)爆裂的現(xiàn)象，就要及時(shí)將鰭片或者過熱屏管進(jìn)行更換。同時(shí)，焊接前的余熱要減慢焊接縫的冷卻速度，減少焊接的應(yīng)力，可以有效地防止裂紋產(chǎn)生。而且，焊接縫當(dāng)中的一些有害的雜質(zhì)的含量成分大小也必須要控制在合理的范圍內(nèi)。

2.2 合理控制過熱屏管的焊接工藝

對(duì)于過熱屏管的焊接，必須要采用合適的方式進(jìn)行。主要采用的是GTAW的焊接方式，在焊接之前要對(duì)其進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的溫度范圍必須要控制在一百五十度左右，焊接的時(shí)候，要兩個(gè)人共同作用，才能夠保證焊接質(zhì)量的提升。同時(shí)，在焊接之后，要采取保溫的作用環(huán)節(jié)溫度的冷卻。經(jīng)過以上對(duì)過熱屏管材料組成的分析，在焊接一些管徑小于一百零八毫米，管壁的厚度小于等于十毫米的15CrMo鋼管的時(shí)候，這種焊接接頭，可以經(jīng)過焊接前的預(yù)熱處理，可以不經(jīng)過焊接后的熱處理。對(duì)于過熱屏管內(nèi)壁的要求必須要齊整，即便是存在不齊整的現(xiàn)象，這種誤差不能夠大于一毫米。在對(duì)過熱屏管展開焊接的時(shí)候，一定要保證焊接的質(zhì)量，與此同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)為焊接的外觀進(jìn)行合理的控制，使其焊接的結(jié)果具備一定的美觀性。自后，要對(duì)焊接屏管的對(duì)接焊口展開檢測，主要使用射線檢測，還要對(duì)相關(guān)的一些熱影響較大的區(qū)域?qū)嵭杏捕葯z測，只有這些符合要求之后，才能夠展開鰭片的焊接。

2.3 鰭片焊接工藝的控制管理

對(duì)于鰭片進(jìn)行焊接的時(shí)候，要采用鎢級(jí)氬弧焊接的焊接工藝，這種焊接工藝的使用，可以減少對(duì)鰭片進(jìn)行焊接時(shí)所產(chǎn)生的一些疤痕和碎沫飛濺的現(xiàn)象。鰭片的適配性要著重加強(qiáng)，這樣就可以提高對(duì)應(yīng)力的控制力度。焊接線的能量必須要進(jìn)行合理的控制，才能夠防止裂紋的產(chǎn)生。對(duì)鰭片的焊接區(qū)域要打磨出光滑的光澤，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)另外一些化學(xué)雜質(zhì)的控制。同時(shí)，在對(duì)鰭片展開焊接之前，要進(jìn)行預(yù)熱處理。預(yù)熱的時(shí)候溫度控制在一百五十度左右，焊接后采取保溫處理。在對(duì)其進(jìn)行焊接結(jié)束之后，要將焊接的底部進(jìn)行仔細(xì)的打磨處理，使其能夠具備一定的光滑度。最后，使用專業(yè)的檢測方式對(duì)其進(jìn)行硬度檢測，確保符合要求。

3 結(jié)束語

綜上所述，在本文當(dāng)中經(jīng)過對(duì)循環(huán)硫化床鍋爐過熱屏管爆裂的主要原因展開分析，可以發(fā)現(xiàn)，過熱屏管子中的化學(xué)組成成分，以及在展開焊接的過程中所帶來的溫度，都可能會(huì)造成過熱屏管子出現(xiàn)裂紋的現(xiàn)象，從而使其出現(xiàn)爆裂的現(xiàn)象。想要實(shí)現(xiàn)對(duì)這種現(xiàn)象的合理控制，就必須要合理地更換過熱屏管以及鰭片，同時(shí)，要對(duì)過熱屏管的焊接工藝進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理，對(duì)于鰭片的焊接也必須要加以重視，選擇合適的焊接方式，注意焊接過程中的任何關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，減少出現(xiàn)裂紋的可能，實(shí)現(xiàn)對(duì)過熱屏管爆裂現(xiàn)象的合理控制。

參考文獻(xiàn)：

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[4]陳惠杰.淺談循環(huán)硫化床鍋爐風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，

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