鍋爐減溫器噴頭缺陷檢驗及原因分析

范子奕

（安徽省特種設備檢測院，安徽 合肥 230051）

在電站鍋爐中，最重要的組成部分是減溫器。減溫器的安全運行直接關系到電站鍋爐是否能夠安全運行。減溫器能夠為電站鍋爐提供符合要求的蒸汽，繼而讓汽輪機順利運行。但是，由于鍋爐減溫器在制造過程中和運行過程中存在諸多不確定影響因素，導致減溫器噴頭出現一系列缺陷，導致減溫器的減溫水直接沖刷到減溫器筒體，繼而對電站鍋爐的安全運行起到負面作用。

1 對某電廠鍋爐減溫器噴頭出現裂紋概述

以某電廠1 臺鍋爐進行內部檢查發現，鍋爐減溫器噴頭內套筒出現裂紋情況。雖然此臺電站鍋爐減溫器內套筒不是受壓元件，但是電廠鍋爐減溫器噴頭的開裂會使得減溫水直接被噴射到減溫器筒體內壁之上，繼而發生事故。基于此，相關工作人員必須高度重視此種情況，分析裂紋存在的主要原因，再采取針對性解決措施，最終將潛在風險因子扼殺在搖籃中。

2 電廠鍋爐減溫器的基礎結構和工作原理

在電廠鍋爐系統中，減溫器位于低溫過熱器和高溫過熱器之間，減溫器的主要作用是有效地調節蒸汽溫度。一些大型的電站鍋爐中會采用二級減溫或者三級減溫。

減溫器主要分為以下兩種類型：其一，面式減溫器；其二，噴水減溫器。一般來說，面式減溫器的基礎結構高度類似于換熱器（在減溫器殼體內布置諸多蛇形管，管內冷卻水通過管壁和管外蒸汽進行換熱處理，最終達到有效的降低蒸汽溫度的效果）。表面式減溫器的主要優點表現為：水蒸氣和水不用直接接觸，對水質也沒有特殊要求。

表面式減溫器的主要缺點表現為：其一，構造過于復雜；其二，受熱面積大；其三，調節溫度的延遲性過大。表面式減溫器常用于低中壓鍋爐中。

噴水減溫器（也被稱之為混合減溫器）能夠將減溫水經過噴嘴加以霧化處理，直接噴入過熱蒸汽后，通過與過熱蒸汽混合能夠升溫，最終達到降低過熱蒸汽溫度和調節過熱蒸汽溫度的目的。噴水減溫器具有以下幾種優勢：其一，結構簡單；其二，調溫幅度比較大；其三，調節溫度較為靈敏；其四，極易實現自動化。噴水減溫器在電站鍋爐中能夠被經常采用。但是，由于減溫水直接噴入到蒸汽之中，因此對水的品質要求較高。隨著鍋爐水質處理水平越來越高，電站鍋爐所用的水基本能夠達到要求，因此，大部分電站鍋爐也普遍采用噴水減溫器。

噴水減溫器的結構形式有以下幾種：（1）單噴頭式減溫器；（2）多孔式噴水減溫器；（3）水室式噴水減溫器。對電廠鍋爐減溫器進行內部檢查時，通過內窺鏡檢查發現，電廠鍋爐減溫器內套筒前方和上壁內表面均能夠發現裂紋存在，裂紋位置處于電廠鍋爐減溫器噴頭上方。單孔噴頭和過熱蒸汽流通方向呈逆向布置方式，此種布置方式有利于混合減溫水和蒸汽，繼而提高減溫效果。但是，單噴頭減溫器是單孔噴水，所以霧化效果比較差，加上逆向過熱蒸汽導致噴水阻力逐漸增大，從而導致噴射速度逐漸減慢，水滴也無法霧化。

3 選定鍋爐減溫器定檢方法

檢查鍋爐減溫器的主要方法有：通過內窺鏡檢查發現未有任何缺陷情況下，通過運行記錄不難發現，此鍋爐減溫器投減溫水的次數比較多，相關工作人員需開展全方位的無損檢測。

4 檢測電廠鍋爐減溫器噴頭的具體缺陷

確定電廠鍋爐減溫器噴頭的具體缺陷位置和具體缺陷狀況，對評估電廠鍋爐減溫器噴頭和修復電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷處具有重要價值。根據電廠鍋爐減溫器的內部結構形態不難發現，使用滲透檢測方法能夠有效地檢測電廠鍋爐減溫器噴頭的缺陷狀況。滲透檢測的基礎原理在于：在液體毛細管作用和固體染料的共同發光作用下（零部件表面被涂抹含有熒光染料的滲透液）。在光照條件下，電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷處的滲透液痕跡被充分顯現出來，從而檢測出電廠鍋爐減溫器噴頭的具體缺陷分布形態和樣貌。從相關檢驗結果來看，電廠鍋爐減溫器噴頭的內外表面均布滿大量的裂紋，部分裂紋已經布滿整個電廠鍋爐減溫器噴頭。裂紋的存在給電廠鍋爐減溫器的工作運行帶來了一定的隱患，因此不利于延長電廠鍋爐減溫器的使用壽命。以某國產電廠鍋爐減溫器為例，通過檢測發現，支撐該電廠鍋爐減溫器的內部套筒出現銷釘斷裂情況（而出現此種情況的主要原因是電廠鍋爐減溫器內部套筒頻繁振動所導致）。銷釘的斷裂直徑長達3cm，電廠鍋爐減溫器的熱器管直徑為35×10mm，套筒內部直徑為2.5cm，因此，極易出現堵塞情況導致過熱器管口出現過熱爆炸事故。由于減溫器噴管出現斷裂情況，因此需適當增加減溫投入次數，過熱蒸汽與水溫之間的差比較大，加上運行調整過程中不夠及時，也會使得減溫器噴管出現一系列振動行為，導致噴頭出現斷裂情況。電廠鍋爐減溫器主要是因為噴管筒體和內部套筒出現裂紋，導致減溫水從斷裂部位噴出，濺到減溫器筒體之上，繼而導致金屬材料出現疲勞損傷情況，繼而出現裂紋。

5 分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷的主要原因

（1）分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷的化學元素。通過制造和設計電廠鍋爐減溫器，采用德國制造的光譜分析儀分析電廠鍋爐減溫器噴頭材料，發現電廠鍋爐減溫器噴頭化學元素主要有：其一，含量0.116%的C；其二，含量0.284%的Si；其三，含量0.55%的Mn；其四，含量0.020%的P；其五，含量0.016 的S；其六，含量1.06% 的Cr；其七，含量0.316%的Mo；其八，含量0.043%的Ni；其九，含量0.018%的AI；其十，含量0.256%的V。根據相關設備光譜分析技術原則發現，電廠鍋爐減溫器噴頭材料未出現差錯。

（2）分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷的金相。采用金相顯微鏡和化學拋光發現，電廠鍋爐減溫器噴頭裂紋材料為中度球化（尤其珠光體區域內呈現碳化物球化情況）。在此種情況下，必須進一步分析電廠鍋爐減溫器噴頭的缺陷具體原因。

（3）分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷應力產生原因。從該電廠鍋爐減溫器噴頭所出現的裂紋具體位置來看，主要位于焊縫區域內，焊接處存在應力情況。基于此，極易影響焊件工工件質量，為了不影響工件質量，需盡量避免電廠鍋爐減溫器噴頭裂紋情況出現。縱向裂紋離噴頭進水管焊接接頭處比較近，說明電廠鍋爐減溫器噴頭縱向裂紋的產生與此處的焊接應力有密切相關性。

6 鍋爐減溫器的設計和制造以及監督等措施分析

廠家在對鍋爐減溫器的套筒螺旋安裝時，需嚴格把握好焊接質量關卡，提前做好鍋爐減溫器套筒螺旋的預熱工作，在焊接結束后立即做好熱處理工作，嚴格執行相關標準操作來焊接工藝，最終能夠提高焊接的整體質量。除此之外，相關工作人員需建立好完善的焊接質量保證體系，將具體責任落實到人。制造廠在完成焊接工作后需做好印記，便于提高整體焊接工作質量。鍋爐減溫器在出廠前，廠家還需對套筒的固定螺栓角進行著色檢查處理，對不合格的產品需及時返回再加工。設計單位則需嚴格把握好鍋爐減溫器的噴頭和套筒螺栓質量和鍋爐減溫器聯箱筒體，固定牢靠鍋爐減溫器的內部套筒，預留足夠的膨脹空間，與此同時，適當加大內部套筒的限位裝置。

7 結語

綜上所述，在選定鍋爐減溫器定檢方法過程中，對鍋爐減溫器消除安全隱患具有重要意義；對鍋爐減溫器的噴頭缺陷進行及時修復和指導具有重要價值，不斷優化鍋爐減溫器的具體工作時間和工作狀態等，能夠降低噴頭缺陷發生率，在制造鍋爐減溫器過程中，有效地消除焊接應力相關因素也能夠延緩缺陷的發生時間，均具有重要的參考價值。