熱電鍋爐防焦板處防焦箱環向開裂問題的探討

孫玉樹

【摘要】防焦板的結構形式、工作狀況，是造成防焦板處防焦箱環向開裂的主要原因。本文總結了開裂后修復的二種方法：一種是更換防焦箱；另一種是對開裂處磨掉后的補焊，補焊后的幾年運行證明是可行的。提出了此類鍋爐可以去掉防焦板，對燃燒沒有影響，也未造成結焦等現象。

【關鍵詞】熱電鍋爐；防焦箱；環向開裂；措施

我市熱電鍋爐眾多，二十世紀八九十年代安裝的大都是蒸發量35t/h的中溫中壓鏈條鍋爐，現仍有一部分熱電廠在使用這種鍋爐。該爐型防焦板處防焦箱環向開裂是較常見的問題，我市10多年間發現了多起這類開裂。下面通過兩個檢驗實例的分析，探討其原因、處理和預防措施。

1開裂狀況

該爐型爐膛內有四只防焦箱，左側前、后各一只，右側也前、后各一只。防焦箱是水冷壁管下聯箱，裸露在爐膛內，兼作冷卻結焦的爐渣不與側墻粘結的冷卻箱。每只防焦箱上二端（或加中間）有下降管通入，從汽包流入的過冷水，通過防焦箱后進入水冷壁管上升到汽包，形成汽水的循環回路。防焦箱向火側焊有防焦板，防止結焦的發生和減少二側的漏風，但防焦板焊上后冷卻不良，極易發生防焦板燒損、開裂現象，有的延入防焦箱，導致防焦箱開裂，嚴重的穿透，影響鍋爐的安全運行。

1.12014年4月，對一臺蒸發量35t/h熱電鍋爐(鍋爐型號:UG-35/3.82-M13，制造日期：1995年5月，使用日期：1996年1月)內部檢驗時，發現右前、右后、左后三只防焦箱（規格：φ245×20，材料：20）有大量環向裂紋，裂紋起于防焦板并沿防焦箱環向延伸，用磁粉探傷和超聲波探傷測定防焦箱上裂紋的長度和深度，其中右前防焦箱1070mm長度內發現裂紋14條，最長48mm，最深15mm；右后防焦箱1198mm長度內發現裂紋18條，最長45mm，最深16mm；左后防焦箱1930mm長度內發現裂紋29條，最長43mm，最深14mm（其中長度為5～10mm的有11條，深度在2～3mm之間；長度為11～20mm的有12條，深度在5～9mm之間；長度為21～43mm的有6條，深度在9～14mm之間），均評定為Ⅳ級，不合格（左前防焦箱防焦板燒盡，開裂未延入防焦箱）。我院提出三只防焦箱應更換或補焊修復合格。

1.22009年，對一臺蒸發量35t/h熱電鍋爐(鍋爐型號:UG-35/3.82-M19，制造日期：1994年5月，使用日期：1995年12月)內部檢驗時，發現四只防焦箱（規格：φ244.5×20，材料：ST45.8Ⅲ）有大量環向裂紋，其中左前防焦箱2300mm長度內發現裂紋47條，最長15mm，最深8mm；左后防焦箱2550mm長度內發現裂紋37條，最長15mm，最深9mm；右前防焦箱2200mm長度內發現24條，最長14mm，最深6mm；右后防焦箱2100mm長度內發現裂紋60條，最長15mm，最深8mm（其中長度為5～10mm的有42條，深度在2～3mm之間；長度為11～15mm的有18條，深度在5～8mm之間），均評定為Ⅳ級，不合格。我院提出四只防焦箱裂紋應修復合格。

2原因分析

防焦板與防焦箱連接屬T型接頭角焊縫連接,防焦板一般厚10mm，寬30mm，長250mm，沿著防焦箱長度方向焊接，每板間隔距離5-10mm，材料為碳鋼。防焦板及角焊縫直接與爐膛火焰接觸，頂部冷卻不良，極易發生燒損、熔化及開裂現象。從這個角度考慮，這種結構是不合理的，這是造成防焦板處防焦箱環向開裂的主要原因。

防焦板處防焦箱環向開裂屬熱疲勞裂紋。熱疲勞是零件在沒有外加載荷的情況下，由于工作溫度的反復變化而引起斷裂，這種斷裂是因為在溫度交變的情況下，金屬零件不能自由膨脹或收縮，或者由于冷熱快速交變而造成零件內部的熱應力交變的緣故。防焦板頂端自由無約束，溫度高達500-800℃，而根部焊接在防焦箱上，溫度約300-350℃，頂部與根部二者溫差較大，存在溫差應力（熱應力），膨脹時和收縮時約束作用力大，使防焦板內部產生交變應力，引起塑性變形的積累損傷，隨著時間的增加，產生疲勞開裂現象。開裂后易向防焦箱發展，經過一段時間，最后導致防焦箱表面產生多條橫向（環向）裂紋，危及鍋爐安全運行。

防焦板在爐膛內被高溫火焰和煙氣燒損時，由于所處部位的溫度高低，產生截然不同的后果。溫度較低處，防焦板逐漸被燒損脫落，防焦板上開裂緩慢進行，一般防焦板燒光時，開裂也剛好接近角焊縫和防焦箱，裂紋未延入防焦箱，僅是防焦板燒盡而已，防焦箱可以繼續使用。這種情況一般發生在前防焦箱的前半部分和后防焦箱的后三分之二長度部分，今年檢的左前防焦箱未見開裂即若此特例，因爐膛內的溫度場分布存在偏差，該區域溫度較低，防焦板燒盡時，開裂未延入防焦箱內。另一種是防焦板燒損時，因熱應力過大，防焦板一邊燒損，一邊開裂生成并加速發展，防焦板還未燒光，開裂已至防焦箱，隨著時間的增加，開裂延入防焦箱內，造成防焦箱開裂，時間一長，發生穿透現象，造成漏水、漏汽事故，被迫停爐修理等。這種情況一般發生在前防焦箱的后半部分和后防焦箱的前三分之一長度部分（如圖），該區域屬防焦箱外部溫度的最高區域（爐膛火焰溫度最高位置）。

3處理情況

3.12014年4月檢出的防焦箱裂紋，因為有備用鍋爐，時間也較充裕，熱電廠決定更換3只防焦箱，并向原制造廠訂購防焦箱組件。拆住防焦箱處的爐墻，割開與防焦箱連接的水冷壁管和下降管，移除三只防焦箱，然后安裝上新購入的防焦箱組件，并且由合格焊工對焊口進行對接焊接，焊接后按比例進行X光探傷，并進行水壓試驗合格后使用。

3.22009年檢出的防焦箱裂紋，因當時鍋爐改造的方向不明，工業區布局如何進行等原因，決定對裂紋進行補焊修理，然后看情況進行更換。拆住鏈條爐排，割去殘余防焦板，對環向裂紋進行打磨消除，打磨后進行磁粉探傷，確認裂紋已被完全磨掉。對深度在2～3mm之間的裂紋，打磨后圓滑過渡即可，對超過的進行補焊。焊接前用氣割搶對防焦箱進行一定的預熱，對開裂處一條一條的進行補焊（補焊間隔20～50mm），冷卻后進行磁粉探傷，合格的再繼續往下焊接，直至焊接完畢。焊條采用507焊條，對裂紋補焊后的磁粉探傷中，未發現補焊后即開裂現象，補焊效果較好。四只防焦箱的焊接工作，共用6個工作日。并進行水壓試驗，合格后投入運行。補焊合格后未再裝新的防焦板。

我院要求熱電廠半年后進行停爐內部檢驗。隨后的停爐檢驗中，未發現防焦箱補焊處有開裂現象，熱電廠認為效果較好，與我院商量后繼續使用。二年后的內部檢驗中，對防焦箱補焊處進行磁粉探傷仍未發現裂紋，符合要求。又二年后檢測，防焦箱未發現任何問題，現該爐正在安全使用。

4結論

4.1防焦板處防焦箱環向開裂，可以采用更換防焦箱的方法，也可以采用補焊的方法修理（無其它缺陷），只要措施到位，照樣可以取得良好的效果。

4.2防焦箱上焊接防焦板的爐型，防焦板還是去掉為好，防焦箱已完全能夠勝任防焦效果，防焦板去掉后，熱電廠操作上未作任何調整，漏風未見增加，燃燒也沒有影響。

［責任編輯：湯靜］