鍋爐“四管”泄漏原因分析及預(yù)防對(duì)策

田強(qiáng)

摘要： 在火力發(fā)電廠中，鍋爐“四管”泄漏始終是火電廠安全生產(chǎn)的重大威脅，鍋爐因"四管"泄漏停機(jī)，不僅嚴(yán)重影響火力發(fā)電廠的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且使電網(wǎng)的安全運(yùn)行受到?jīng)_擊。本文通過(guò)分析“四管”爆破的根本原因，并結(jié)合其它發(fā)電廠這一方面的成功經(jīng)驗(yàn)，提出防止“四管”爆破的綜合治理和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：四管? 泄漏? ?原因? ?預(yù)防對(duì)策

1、前言

省煤器管、水冷壁管、過(guò)熱器管、再熱器管簡(jiǎn)稱鍋爐"四管"，是鍋爐的主要承壓部件。四管泄漏是火力發(fā)電廠機(jī)組的嚴(yán)重威脅。為了提高鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，我們必須不斷摸索四管爆漏的特點(diǎn)和規(guī)律，查找“四管”泄漏的影響因素并且制定有效的防范措施，對(duì)防止和減少鍋爐“四管”的泄漏具有重要的意義。

2、原因分析

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際，造成鍋爐"四管"泄漏、爆管的主要原因有以下幾方面：飛灰沖刷或機(jī)械磨損;管材質(zhì)量和焊接質(zhì)量;超溫運(yùn)行;應(yīng)力集中或檢修工藝;運(yùn)行環(huán)境影響。

2.1磨損是造成“四管”泄漏的首要因素，磨損的具體原因主要有以下幾個(gè)方面。

實(shí)踐表明，磨損泄漏爆管主要發(fā)生在省煤器、低溫過(guò)熱器、低溫再熱器等煙溫較低的尾部受熱面及噴燃器火嘴附近的水冷壁管。

2.1.1 防磨瓦或護(hù)板脫落。尾部受熱器的前幾排（1～3排）管子直接受到煙氣灰粒的沖刷，磨損較后面管排嚴(yán)重;局部位置的防磨瓦發(fā)生變形、脫落，又未得到及時(shí)的恢復(fù)完善，在煙氣的直接沖刷下磨損減薄，以致發(fā)生爆管。

2.1.2煙速過(guò)高。受熱面管子的節(jié)距以及受熱面管排與爐墻之間距離不符合設(shè)計(jì)要求，在管排與管排之間或管排與爐墻之間形成局部"煙氣走廊"，或局部管子出列造成受熱面管子積灰搭橋，引起局部煙速過(guò)高，從而加大該部位管子的磨損。

2.1.3 爐墻漏風(fēng)。爐墻密封不嚴(yán)而漏風(fēng)，特別是穿墻管在穿墻處密封不嚴(yán)，漏風(fēng)形成渦流，

這樣會(huì)也造成管子的局部磨損。

2.1.4吹灰磨損。吹灰器的不正常投入，會(huì)造成吹灰器區(qū)域的管壁磨損。若吹灰器運(yùn)行中出現(xiàn)機(jī)械卡澀無(wú)法退出，使得管壁在強(qiáng)汽流沖刷下快速減薄而爆破。因此對(duì)吹灰器的正常維護(hù)檢修尤為重要。

2.1.5機(jī)械磨損。管排固定裝置的松動(dòng)、脫落也會(huì)造成"四管"泄漏。如固定受熱面管子的吊架、管卡、包扎管松動(dòng)，使管子與管子之間、管子與包扎管之間互相碰磨。當(dāng)管壁減薄到一定程度時(shí)，在內(nèi)壓的作用下，管子發(fā)生爆破。

2.2管材質(zhì)量或焊接質(zhì)量對(duì)鍋爐"四管"泄漏的影響

管材質(zhì)量差。如果母材本身存在缺陷，運(yùn)行時(shí)受溫度和壓力影響，缺陷擴(kuò)大就會(huì)導(dǎo)致過(guò)熱器管爆管。例如：某電廠鍋爐低溫過(guò)熱器在使用中發(fā)生爆管，爆管開(kāi)裂口呈桃形，開(kāi)口處由于爆裂已明顯減薄。由爆口部位金相分析可知：該過(guò)熱器管爆裂是由于爐管材質(zhì)較差，組織不均勻，為不完全正火組織，母材基體存在大量微觀孔洞，這些缺陷影響材料的強(qiáng)度，最終導(dǎo)致過(guò)熱器管爆裂。

焊接質(zhì)量差。在制造或維修中由于焊接質(zhì)量不過(guò)關(guān)，在焊接部位產(chǎn)生應(yīng)力集中和接頭機(jī)械性能下降，焊縫中存在氣孔、夾渣、焊瘤等會(huì)導(dǎo)致頻繁爆管。某發(fā)電廠鍋爐低溫過(guò)熱器在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生泄漏，從爆管處宏觀檢驗(yàn)表明，焊縫的焊接質(zhì)量較差，焊縫根部存在大量焊瘤，泄漏點(diǎn)大多分布在焊縫熔合線及熱影響區(qū)內(nèi)，金相檢驗(yàn)結(jié)果表明，管束的金相組織是正常的，焊縫、熔合線、熱影響區(qū)的金相組織為粗大魏氏組織+鐵素體，組織極為粗大，是不正常組織。經(jīng)以上分析可知，爆管是由于管材焊縫的焊接質(zhì)量極差，在焊縫熔合區(qū)內(nèi)存在粗大魏氏組織、大量非金屬夾雜等缺陷而造成的。另外，異種鋼焊接部位也是易造成爆管的部位，會(huì)在焊接接頭處因熱脹差發(fā)生環(huán)向的破裂。

2.3超溫運(yùn)行也是造成鍋爐"四管"泄漏的重要因素

受熱面短期過(guò)熱。管內(nèi)汽水流量分配不均、管子內(nèi)部嚴(yán)重結(jié)垢、管內(nèi)異物、錯(cuò)用鋼材是導(dǎo)致受熱面短期過(guò)熱的主要原因。某電廠鍋爐高溫段過(guò)熱器管在剛投產(chǎn)的第一個(gè)月，就頻繁發(fā)生爆管，后來(lái)疑是管內(nèi)異物堵塞造成汽水流動(dòng)不暢，利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)經(jīng)常爆管部位進(jìn)行擴(kuò)大性割管抽檢，后來(lái)從割下的過(guò)熱器管內(nèi)發(fā)現(xiàn)“眼鏡片”（在聯(lián)箱制造打孔時(shí)形成的圓形鐵片）。最后采用通球試驗(yàn)，徹底清除了異物后過(guò)熱器運(yùn)行正常。這就是管內(nèi)異物堵塞導(dǎo)致短時(shí)超溫爆管的典型案例。

受熱面長(zhǎng)期過(guò)熱。鍋爐受熱面管子由于熱偏差、水動(dòng)力偏差或積垢等原因，導(dǎo)致金屬長(zhǎng)期在超溫狀態(tài)下運(yùn)行，進(jìn)而使金屬發(fā)生蠕變（管子脹粗），直至破裂。長(zhǎng)期過(guò)熱主要發(fā)生在高溫過(guò)熱器的外圈向火面，低溫過(guò)熱器也可能發(fā)生。例如：某發(fā)電廠鍋爐大修時(shí)，鍋爐檢驗(yàn)中心對(duì)鍋爐受熱面進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，對(duì)高溫過(guò)熱器管做金相分析，發(fā)現(xiàn)其組織為鐵素體+碳化物，珠光體已球化，球化程度為3～4級(jí)，碳化物成小球狀分布于鐵素體的晶粒邊界上，抗拉強(qiáng)度已明顯降低。分析原因主要是由于近幾年內(nèi)全廠蒸汽負(fù)荷較低，鍋爐長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，過(guò)熱器管內(nèi)蒸汽流速較低，傳熱效果差，管壁長(zhǎng)期處于超溫狀態(tài)，從而導(dǎo)致過(guò)熱器管長(zhǎng)期過(guò)熱使內(nèi)部組織發(fā)生化。又如：2006年8月30日，國(guó)華臺(tái)電1號(hào)爐延伸側(cè)墻集箱預(yù)留管發(fā)生泄漏，預(yù)留管的材質(zhì)20G。由于在平時(shí)運(yùn)行過(guò)程內(nèi)部沒(méi)有流動(dòng)介質(zhì)冷卻而直接暴露在爐內(nèi)的高溫?zé)煔庵?，鍋爐這個(gè)部位的溫度大約700℃左右，然而20G的許用溫度≤450℃，預(yù)留管一直工作在超溫狀態(tài)下，最后因長(zhǎng)期超溫而爆管。

2.4應(yīng)力集中或檢修工藝的影響

在鍋爐下部冷灰斗斜坡水冷壁或左右側(cè)墻之間的結(jié)合部分在鍋爐啟停過(guò)程中會(huì)發(fā)生膨脹不暢造成應(yīng)力集中，拉裂管子。水冷壁管檢修時(shí)對(duì)鰭片管的焊接質(zhì)量容易忽視，認(rèn)為鰭片單面焊接就可以，在鍋爐運(yùn)行后，由于水冷壁管與鰭片的膨脹系數(shù)不一樣，容易造成水冷壁拉裂。

3防止鍋爐"四管"泄漏的措施

防止"四管"泄漏，以下措施值得我們借鑒和學(xué)習(xí)。

（1）利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)對(duì)磨損超標(biāo)受熱面進(jìn)行檢修或大面積更換。

（2）采用新技術(shù)、新方法來(lái)增加設(shè)備的使用壽命。如省煤器穿墻處、靠墻兩側(cè)添加防磨護(hù)板或護(hù)瓦，以加強(qiáng)防磨作用;水冷壁管燃燒區(qū)域內(nèi)，為防止高溫腐蝕，采用噴涂新型防腐蝕材料的方法，解決高溫腐蝕的問(wèn)題。

（3）進(jìn)行空氣動(dòng)力場(chǎng)試驗(yàn)。嚴(yán)格檢查噴燃器安裝角度、切圓是否符合實(shí)際情況，嚴(yán)防氣流沖刷水冷壁管，并在運(yùn)行中加強(qiáng)燃燒調(diào)整。

（4）加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督。

6結(jié)束語(yǔ)

降低或減少鍋爐“四管”泄漏是火力發(fā)電廠的一項(xiàng)艱巨而長(zhǎng)期的任務(wù)，對(duì)于大容量電站鍋爐受熱面，由于溫度、壓力高，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受熱面積大，很容易發(fā)生熱偏差而導(dǎo)致爆管。防止“四管”泄漏是一項(xiàng)綜合工程，沒(méi)有捷徑可走。我們只有加強(qiáng)監(jiān)督、加強(qiáng)管理。堅(jiān)持“預(yù)防為主”的方針，掌握“四管”爆漏的特點(diǎn)和規(guī)律。踏踏實(shí)實(shí)地做到應(yīng)查必查、應(yīng)修必修、修必修好地原則和態(tài)度，才能保證鍋爐"四管"的安全運(yùn)行。

參考資料

[1]? 傳熱學(xué)? ? ?華北電力學(xué)院編

廣東珠三角電力工程技術(shù)有限公司 廣東 臺(tái)山 529228