鍋爐煙管泄漏原因分析及對策

徐衛東，蔣騰波

（嘉興市特種設備檢測院，浙江 嘉興 314000）

某單位一臺額定蒸發量為2t/h的進口臥式內燃煙火管燃油蒸汽鍋爐 （UL-S2000） 額定壓力0.98MPa，運行壓力0.8MPa，1997年2月投用，間斷運行累計近6年。在2009年4月進行例行停爐檢查時，發現該爐后煙箱下部有滴水痕跡，經檢查發現煙管發生穿孔泄漏，靠近管板內壁處有環形裂紋，裂紋長度約為5～6mm。

一、檢驗及分析

1.檢驗。煙管的裂紋靠近管板內壁處，管子外形無變化。對抽出管段檢驗，厚度無明顯減薄，硬度正常，金相分析發現有許多晶間裂紋，可初步判斷為發生了苛性脆化。

2.運行調查。該蒸汽鍋爐的用途為酒店洗衣場日常用汽、通過熱交換器負責日常生活用水的加熱以及提供空調系統的熱源。全年運行狀態為間歇使用，每年合計運行期約6～7個月，運行期間蒸汽壓力保持范圍為0.7～0.8MPa。

該鍋爐原配備的離子交換器一直工作不正常，現以給水加堿處理為主。同時，鍋爐運行管理松懈，平時未對水質進行定期化驗，排污不正常。司爐工對鍋爐水質控制缺少正確認識，加藥量較隨意，認為多加總比少加好。2009年2月的水質抽樣檢驗報告反映給水pH值、爐水總堿度及酚酞堿度均處于上限。

3.資料調查。該臺鍋爐產品具有完備的材質證明和檢驗證明，文件資料齊全。

該鍋爐結構緊湊，水容積比較小，單位面積蒸發量較大，因此爐水在局部區域較易濃縮。鍋爐出廠時鍋筒側面留有爐水電導率檢測孔和可選配檢測儀。但使用單位沒有訂購檢測儀，檢測孔已堵上。

該鍋爐于2007年1月更換過高溫區全部煙管，更換時由于操作空間狹小，焊接前預脹最下面一組管排時比較困難，較難保證能徹底消除管子與管板的間隙。

4.原因分析

（1） 苛性脆化。是由于介質內具有含量很高的苛性鈉(NaOH)促使鋼材腐蝕加劇而引起的脆化現象。其破壞形式是在肉眼可見的主裂紋上有大量不可見的分支細裂紋。元件發生苛性脆化時，裂紋附近的鋼材仍具有良好塑性及脆性。苛性脆化一般都發生在受壓元件脹接處。初期裂紋及其支紋發生在晶粒邊緣間，隨著晶間裂紋的發展，就會產生穿過晶粒的裂紋 (穿晶裂紋)，迅速擴展甚至導致爆炸。

（2） 苛性脆化的條件。①鍋爐運行中爐水pH值失控，爐水中含有較高濃度的游離堿。②在鍋爐結構上有造成爐水局部高度濃縮的條件，如在脹接口縫隙處，由于接合不嚴密，爐水容易在此發生高度的濃縮。③在金屬中有接近于它的屈服點的拉伸應力。

（3） 成因分析。①該鍋爐由于運行時水質控制不當，爐水整體堿度偏高，同時由于結構原因，爐水在局部區域較易濃縮，加劇了堿度的提高。②管子與管板之間存在間隙，爐水在煙管和管板間隙處局部高度濃縮，形成苛性鈉溶液 (10%以上的NaOH)。③管板處開孔多，角焊縫多，管板與煙管共同受力，產生應力集中。拉應力的來源包括三個方面：焊接殘余應力、介質壓力、溫度應力。

二、應對措施

1.加強運行管理，嚴守運行紀律。司爐人員必須嚴格執行各項鍋爐及鍋爐房的運行操作規程和工藝紀律。重點應做好以下三點：①強化日常各項水質的監督，認真做好加藥工作，控制爐水的相對堿度。一般認為，爐水相對堿度不應超過20%。確保離子交換器運行正常、再生正常，保證水處理操作的正確性。②鍋爐運行時控制對鍋爐加載時的速度，避免快速升壓，防止鍋爐部件產生附加應力。③確保鍋爐定期排污的頻率和排量，保證鍋水的含鹽量在正常標準之內，尤其是采用了化學加藥的方法后，排污的重要性更加明顯。

2.在本次修理換管時應嚴格遵守工藝紀律。認真做好焊接前的預脹工作，徹底消除管子和管板處的間隙；嚴格遵守焊接工藝紀律，盡可能減小焊接殘余應力。

3.焊接完成后及時對修理表面進行表面探傷。該鍋爐經采取上述措施修理后各參數運行正常，同時使用單位加強了鍋爐的運行管理，2010年4月對該鍋爐給水、鍋水進行定期檢測，其中鍋水的pH值 （25℃） 為10.5、總堿度為8.0mmol/L、酚酞堿度為6.0mmol/L，均控制在正常水平。