一臺SZL4-1.6-AⅡ（S）型鍋爐鍋筒鼓包開裂原因分析及處理措施

蔡昀

摘 要：對快裝鍋爐高溫區(qū)鍋筒鼓包開裂進(jìn)行全面檢驗(yàn)，通過對鼓包開裂產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并提出處理措施，實(shí)踐證明效果良好。

關(guān)鍵詞：鍋爐;鼓包;開裂;原因分析;處理措施

臥式快裝鍋爐具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積和高度小，安裝和運(yùn)輸方便，產(chǎn)生蒸汽快，負(fù)荷調(diào)節(jié)靈活，爐墻密封性好，保溫效果佳，熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在中小型企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)中。但是，由于結(jié)構(gòu)限制，鍋筒底部直接受爐膛高溫輻射，對水質(zhì)要求很高，鍋筒底部鼓包和開裂事故發(fā)生頻繁，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。如何正確檢驗(yàn)分析鼓包開裂情況，對查明事故原因、防止事故擴(kuò)大、使用正確的處理方法、制訂合理的修理方案及采取必要預(yù)防措施有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。

一、概述

2018年11月，黃山市某建材公司一臺SZL4-1.6-AⅡ（S）型蒸汽鍋爐在使用中發(fā)現(xiàn)鍋筒底部鼓包漏水，隨即緊急停爐，并邀請黃山市特種監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)人員對該爐進(jìn)行了全面檢驗(yàn)。

二、鍋爐基本概況

該鍋爐生產(chǎn)于2009年6月份，于2009年9月監(jiān)督檢驗(yàn)合格并投入使用，結(jié)構(gòu)型式為雙鍋筒縱置式鏈條爐排，燃料為生物質(zhì)顆粒，額定蒸汽壓力1.6兆帕，額定蒸發(fā)量4噸/小時，鍋筒材料牌號16Mng，筒體厚度為18mm。

三、檢驗(yàn)情況

（1）宏觀檢查發(fā)現(xiàn)上鍋筒前部距離下人孔800mm處有鼓包變形，尺寸為400mm（縱向），370mm（環(huán)向），鼓包高度60mm，對鼓包處打磨合格后進(jìn)行磁粉檢測，發(fā)現(xiàn)有裂紋缺陷。

（2）打開鍋筒和集箱的檢查孔，對鍋爐內(nèi)部進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鍋爐受熱面水側(cè)普遍結(jié)有水垢，垢厚2.0～3.0mm，鍋筒底部和集箱內(nèi)均有大量散垢堆積。

（3）使用超聲波測厚儀對鍋筒鼓包開裂部位進(jìn)行測厚檢測，發(fā)現(xiàn)筒體厚度減薄量較大，鼓包變形部位壁厚最薄處只有14.6mm，最大減薄量達(dá)到3.4mm。

（4）對鍋筒底部進(jìn)行硬度檢測，正常部位的硬度值為138HB，而鼓包變形部位的硬度值為103HB，硬度值遠(yuǎn)低于正常部位。

（5）對鍋筒底部進(jìn)行金相檢測發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)離鼓包區(qū)域，組織比較正常，為分布均勻的鐵素體+珠光體，有輕微的條狀帶和撕裂者痕跡，珠光體球化輕微;處于鼓包變形部位的金相組織已經(jīng)劣化，大部分為鐵素體，珠光體球化非常嚴(yán)重，微觀組織有明顯的被撕裂的痕跡。

四、原因分析

（1）鍋爐水處理不合格。在內(nèi)部檢查時發(fā)現(xiàn)鍋爐水側(cè)結(jié)垢嚴(yán)重，鍋爐水處理設(shè)備運(yùn)行狀況較差，樹脂再生不及時，抽查之前水質(zhì)化驗(yàn)報告發(fā)現(xiàn)給水硬度經(jīng)常超標(biāo)，硬度值在2.4mmol/L～3.0mmol/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過GB1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》中規(guī)定的小于等于0.03mmol/L的要求。水垢的導(dǎo)熱系數(shù)比鋼鐵的導(dǎo)熱系數(shù)的小數(shù)十倍到數(shù)百倍，使鍋爐受熱面的傳熱性能變差，燃料燃燒所放出的熱量不能迅速地傳遞到鍋水中，致使?fàn)t膛和煙氣溫度進(jìn)一步升高，而鍋筒底部直接受到火焰輻射和煙氣沖刷，導(dǎo)致鍋筒局部溫度大大升高。

（2）受壓元件長期超溫。鍋筒鼓包開裂處正好位于燃燒區(qū)域溫度最高處，是熱負(fù)荷最高的地方，由于鍋筒底部水垢堆積，熱量不能有效地傳給鍋內(nèi)介質(zhì)，受壓元件長期超溫狀態(tài)下運(yùn)行，金屬出現(xiàn)珠光體球化和碳化物聚集。碳鋼在高溫和應(yīng)力的作用下，碳化物將力求由表面能較高的的片狀轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻婺茌^低的球狀，這種金相組織變化稱為“球化”，嚴(yán)重的球化可使金屬持久強(qiáng)度和蠕變極限明顯下降。金屬溫度升高超過設(shè)計溫度時，金屬材料的強(qiáng)度下降，抵抗外力的的能力隨著溫度的升高而降低，當(dāng)鍋爐工作壓力超過金屬的屈服極限，受壓元件就會發(fā)生鼓包開裂。

（3）鍋爐長期超負(fù)荷運(yùn)行。使用單位近年來生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，用汽量不斷增加，但考慮到成本因素，沒有增加鍋爐容量配置，再加上鍋爐水質(zhì)處理工作不到位，受熱面結(jié)垢嚴(yán)重使得傳熱受阻，大量的熱量被煙氣帶走，造成排煙溫度升高，排煙熱損失增加，鍋爐的熱效率降低，鍋爐的出力常常不能滿足生產(chǎn)運(yùn)行的要求。為了保持鍋爐的蒸發(fā)量和壓力，使用單位采取加大鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，強(qiáng)化燃燒，使得鍋爐長期超負(fù)荷運(yùn)行。隨著水垢的增加，火側(cè)溫度就越高，這樣容易出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，特別是高溫區(qū)鍋筒出現(xiàn)嚴(yán)重過熱。

（4）使用管理不善。該鍋爐的排污方式為定期排污，在鍋爐水質(zhì)超標(biāo)的情況下，由于定期排污量不夠，不能及時排除鍋爐內(nèi)形成的水渣，部分水渣又在受熱部位形成二次水垢。使用單位在鍋爐發(fā)生事故前一個月向鍋爐內(nèi)添加了除垢劑，添加除垢劑后未能對爐水進(jìn)行及時監(jiān)測，并打開鍋爐人孔、手孔清理鍋爐內(nèi)部脫落的水垢，導(dǎo)致鍋筒底部沉積了大量的垢渣，鍋筒過熱后鼓包開裂。

五、缺陷的處理及預(yù)防措施

（1）根據(jù)《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》中規(guī)定，筒體變形高度不超過原直徑的1.5%，并且不大于20mm可以予以保留監(jiān)控，否則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修理，受壓部件的材質(zhì)出現(xiàn)過燒組織，應(yīng)當(dāng)判定其范圍，并且進(jìn)行挖補(bǔ)或者更換。使用單位對鼓包開裂原因分析和檢驗(yàn)結(jié)果無異議，經(jīng)協(xié)商，決定對鼓包開裂部位做挖補(bǔ)修理。鍋爐的挖補(bǔ)修理由有資質(zhì)的單位進(jìn)行，修理單位根據(jù)檢驗(yàn)結(jié)果和有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定了挖補(bǔ)修理方案，修理完成后進(jìn)行宏觀檢查，并對焊縫進(jìn)行X射線檢測，最后經(jīng)過水壓試驗(yàn)合格。

（2）按照《鍋爐化學(xué)清洗規(guī)則》的規(guī)定對鍋爐進(jìn)行一次化學(xué)清洗，定期清理鍋內(nèi)水垢、水渣。

（3）加強(qiáng)水質(zhì)處理工作，確保鍋爐水質(zhì)符合GB1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）加強(qiáng)日常運(yùn)行管理，堅(jiān)持做好定期排污工作，嚴(yán)格控制排污量，防止垢渣沉積在鍋筒底部。

（5）建議使用單位增加鍋爐容量配置，避免鍋爐超負(fù)荷運(yùn)行，防止鍋爐事故的發(fā)生。

六、結(jié)語

該爐經(jīng)挖補(bǔ)修理后，使用單位加強(qiáng)了水質(zhì)處理和日常運(yùn)行管理，在修理后的首次內(nèi)部檢驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)受熱面結(jié)垢情況改善，鍋筒底部未出現(xiàn)鼓包開裂缺陷，鍋爐能效大幅提高，至今使用良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]TSG G7002-2015鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則.

[2]GB1576-2018工業(yè)鍋爐水質(zhì).

[3]林宗虎，徐通模.實(shí)用鍋爐手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.