電站鍋爐受熱面管內(nèi)部裂紋形成機理分析

徐丹丹 煙臺現(xiàn)代冰輪重工有限公司

在電站中，由于鍋爐長時間的高負(fù)荷工作狀態(tài)，受熱面十分容易發(fā)生爆管，這不僅對鍋爐的穩(wěn)定運行造成隱患，還會給電站的經(jīng)濟效益及社會效益帶來一定的影響。所以在進行受熱面管設(shè)計及安裝過程中，應(yīng)該綜合考慮各種可能導(dǎo)致爆管的因素，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，嚴(yán)格控制受熱面材質(zhì)以及焊接質(zhì)量，定期對設(shè)備進行檢查與維護，利用有效的措施減少各類腐蝕。只有這樣才能降低爆管的發(fā)生概率，通過保證鍋爐的正常運行推動電站工作效率不斷提高，進而為中華民族偉大復(fù)興夢的實現(xiàn)注入源源不斷的動力與活力。

一、鍋爐受熱面爆管概述

鍋爐受熱面爆管就是指鍋爐在運行過程之中突然發(fā)生的管道爆裂，這個過程常常伴有劇烈的爆破聲和噴射而出的水蒸氣或水，而且鍋爐的水流量表、蒸汽流量表等監(jiān)控設(shè)備的各項參數(shù)常常會出現(xiàn)異常。與此同時，鍋爐爐膛內(nèi)燃燒物的燃燒方式也會隨著爆管的發(fā)生由負(fù)壓燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎喝紵?。除此之外，由于管道的爆裂，鍋爐管道系統(tǒng)之內(nèi)的氣壓也會出現(xiàn)異常情況，這就會導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的水位由于氣壓不足而降低。所以，鍋爐受熱面爆管現(xiàn)象的發(fā)生會影響到鍋爐工作的各個環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生受熱面爆管會導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)難以繼續(xù)穩(wěn)定地運行。此外，不同的爆管原因會導(dǎo)致不同的破壞范圍及損壞程度，而且爆管發(fā)生后的宏觀及微觀表現(xiàn)也略有出入，例如短時超溫爆管發(fā)生后，管子常常發(fā)生塑性變形，爆口周圍管徑增粗淺而管壁變薄，下圖即為某廠鍋爐水冷壁鋼管短時過熱爆口的宏觀相貌、微觀組織結(jié)構(gòu)。所以必須掌握由于不同原因發(fā)生爆管后的爆口特點，深入探究鍋爐受熱面爆管的原因，針對鍋爐的工作參數(shù)以及受熱面的實際運行狀態(tài)針對性地進行防范，做到未雨綢繆，有效監(jiān)督電站中鍋爐運行環(huán)境，避免爆口的發(fā)生，進而保證電站的穩(wěn)定運行。

二、鍋爐受熱面爆管的原因分析

（一）過熱、結(jié)焦、老化引起爆管

設(shè)計師在進行鍋爐受熱面設(shè)計時，必須對鍋爐特殊的使用特征以及運行環(huán)境進行綜合考慮，擇優(yōu)選擇恰當(dāng)?shù)牟牧喜⒃O(shè)計出合理的鍋爐運行參數(shù)，進而保證鍋爐的穩(wěn)定運行。一旦受熱面管壁運行溫度長時間高于設(shè)計方案的預(yù)期溫度就會影響到受熱面的使用壽命以及鍋爐的穩(wěn)定運行。受熱面溫度過高所引起的爆管常常發(fā)生在過熱器的排管處，這是因為鍋爐在實際工作中并沒有充分控制煙溫以及氣流的均衡程度。而運行過程中調(diào)節(jié)不當(dāng)或未按設(shè)計要求選擇煤種就會導(dǎo)致運行結(jié)焦，進而導(dǎo)致受熱面爆管，這常常發(fā)生在爐膛底部水冷暨。設(shè)備老化所導(dǎo)致的受熱面爆管多發(fā)生在各受熱面管排，其大部分原因是由于運行參數(shù)不穩(wěn)定和運行時間過長。

（二）磨損引起受熱面爆管

高速顆粒的沖擊會使管壁金屬出現(xiàn)一定程度的磨損，大部分磨損現(xiàn)象都發(fā)生在省煤器的煙氣出入口以及過熱器入口處的彎頭等處。磨損主要包括飛灰磨損和機械磨損，在鍋爐受熱面管中前者較為多見。磨損會導(dǎo)致省煤泄露，同時使飛灰堵塞在下部空氣預(yù)熱器中，這種情況一旦發(fā)生，很有可能發(fā)生停爐事件。

（三）受熱面材質(zhì)問題引起爆管

鍋爐受熱面的金屬側(cè)是轉(zhuǎn)化熱能的關(guān)鍵設(shè)備，另一側(cè)則需要通過接觸油或水傳遞熱量。所以受熱面管不僅要在高溫高壓條件下正常運行，還要預(yù)防油、水中介質(zhì)所帶來的影響。所以如果受熱面材質(zhì)不能夠達到耐高溫、耐高壓、耐腐蝕等性能要求，那么受熱面管就會在鍋爐運行的實際過程中變形，再受到高壓的影響后，十分容易引起爆管。

三、鍋爐受熱面爆管的防范措施

（一）針對磨損、過熱、結(jié)焦和老化的防范措施

要對各種受熱面爆管原因進行分析，針對性的做出防范措施。為了應(yīng)對磨損，應(yīng)該合理的調(diào)整受熱面的布置角度以及鍋爐的結(jié)構(gòu)，不斷對設(shè)計進行優(yōu)化，盡可能地避免由于設(shè)計不夠合理而導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。為了避免鍋爐受熱面由于過熱而導(dǎo)致爆管，應(yīng)該加強對煙溫、鍋爐給水量的實時監(jiān)控，通過避免局部超溫現(xiàn)象的發(fā)生避免受熱面爆管。通過選擇合理的煤種避免結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外，要定期檢查受熱面各項設(shè)備的運行參數(shù)，及時更換即將到達使用壽命的設(shè)備，防止老化現(xiàn)象發(fā)生。

（二）科學(xué)選擇受熱面材質(zhì)

選擇合理的鍋爐受熱面材質(zhì)是保證鍋爐穩(wěn)定運行的必要前提，如果相關(guān)設(shè)備的材料質(zhì)量不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐的運行就無法得到保障。所以在進行受熱面材料選擇時必須嚴(yán)格按照設(shè)計要求，同時對鍋爐實際運行中的各種參數(shù)綜合考慮，擇優(yōu)挑選質(zhì)量有保證的材料，進而保證鍋爐受熱面的使用壽命。值得注意的是，在進行材料儲存時應(yīng)該注意儲存環(huán)境，注意防腐防潮，避免由于材料保存不當(dāng)而出現(xiàn)各項性能下降的情況。

（三）加強日常的維護管理

鍋爐受熱面爆管事故可以分為非突發(fā)性和突發(fā)性，實際上，一些非突發(fā)性受熱面爆管事故可以在通過日常的維護管理有效避免。這些非突發(fā)性爆管事故在爆管之前，管外壁常常氧化脫落，而且會出現(xiàn)裂紋、裂口等問題。實際上，只要定期進行檢修與維護，及時更換老舊損壞的設(shè)備，并對已經(jīng)出現(xiàn)的裂口及時修復(fù)就能夠在很大程度上避免爆管事故的發(fā)生。

（四）提高焊接質(zhì)量的措施

焊接是鍋爐受熱面安裝最為普遍的環(huán)節(jié)，在進行受熱面管焊接安裝時，必須按照嚴(yán)格規(guī)范進行操作，每個環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格按照有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)進行。只有不斷提高焊縫質(zhì)量水平，才能保證鍋爐的受熱面管各項性能能夠滿足設(shè)計方案的要求，進而減少爆管現(xiàn)象的發(fā)生，避免造成嚴(yán)重事故。

四、結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟社會的持續(xù)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進步，相關(guān)領(lǐng)域研究人員對于電站鍋爐受熱面爆管的原因分析越來越深入。作為關(guān)系到電站經(jīng)濟效益與社會效益的重點組成部分，鍋爐的穩(wěn)定性在會在很大程度上會受到鍋爐受熱面管運行狀態(tài)的影響。為了避免鍋爐受熱面爆管現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)人員必須對受熱面爆管的原因進行分析，并針對性地做出防范措施，與此同時通過具體分析鍋爐運行狀態(tài)不斷優(yōu)化設(shè)計方案，對運行管理進行一定的調(diào)整。只有這樣才能保證電站工作的安全性與穩(wěn)定性，進而保證我國社會穩(wěn)定運行與經(jīng)濟的快速發(fā)展。