電廠鍋爐水冷壁爆管原因分析

摘要：在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，鍋爐是一種非常重要的設(shè)備。鍋爐在使用中有許多不穩(wěn)定因素，若不加以排除，將會造成鍋爐安全事故。在所有的鍋爐安全事故中，除了鍋爐發(fā)生爆炸以外，最嚴重的是鍋爐爆管。在生產(chǎn)實踐中，鍋爐爆管是一種經(jīng)常發(fā)生的事故，如果處理不好，造成嚴重的后果。若爆管破裂口過大，會對鄰近的水冷壁管產(chǎn)生損傷，導致鄰近的管壁噴出穿孔，造成設(shè)備和爐墻的崩塌，造成巨大的財產(chǎn)和生命財產(chǎn)的損失，同時也會導致鍋爐短期內(nèi)出現(xiàn)大量的水短缺，從而導致事故的進一步發(fā)展，因此必須查明爆管的成因，并采取相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：工業(yè)生產(chǎn);鍋爐;安全事故;保管破裂;防范措施

1. 鍋爐常見的爆管原因

1.1 安裝制造缺陷

由于水冷壁管件在制作過程中出現(xiàn)了砂孔等缺陷而引起的質(zhì)量問題。由于焊接質(zhì)量問題，屏間應(yīng)力不均勻引起的翅片破裂并蔓延到管壁而引起的泄漏或爆管，以及由于鍋爐結(jié)構(gòu)不當引起的水循環(huán)破壞等。

1.2 材質(zhì)劣化

超溫超壓運行導致了管道內(nèi)的溫度過高，管道在長時間的高溫和壓力作用下，不僅會產(chǎn)生蠕變、斷裂、應(yīng)力松弛等變形，同時也會發(fā)生結(jié)構(gòu)和性能的改變。例如球化、石墨化、合金再分布等。超溫會降低鋼的耐熱強度和蠕變極限，嚴重地降低了鋼的高溫力學性能，加速了其在高溫下的蠕變。結(jié)果表明：在550℃下，20 G的水冷壁管材的蠕變破裂時間在750小時左右，600℃的高溫下，其蠕變破裂的時間非常短暫。在650～850℃下，材料的蠕變破裂時間很短（3～15分鐘），石墨化會使其力學性能下降。在結(jié)構(gòu)上，石墨可能被視為孔隙或裂紋，導致強度極限和韌性大幅降低，導致脆性增大。隨著時間的推移，隨著溫度的升高，鋼的固溶體中的合金成分也會逐步地向碳化物中擴散，從而使其在高溫下的力學性能下降。

1.3 運行管理不當

由于司爐人員操作不當，導致鍋爐加熱或冷卻速度過快，導致爐管受熱或冷卻不均，導致承壓構(gòu)件出現(xiàn)疲勞失效。鍋爐供水質(zhì)量長期超標，水質(zhì)達不到要求，無水處理，或?qū)┧㈠佀|(zhì)量未嚴格監(jiān)控，導致管道內(nèi)結(jié)垢，甚至產(chǎn)生堵塞，或產(chǎn)生垢下腐蝕，導致局部熱阻增加，導致管壁溫度升高，從而導致管道強度下降。鍋爐帶病運轉(zhuǎn)，明知有危險或安全防護聯(lián)鎖失效，仍不能及時處置，仍要繼續(xù)運轉(zhuǎn)，而這一狀況所造成的影響更為嚴重。

1.4超溫

通常情況下，水冷壁管壁的溫度不會太高，在大部分情況下都很安全，但如果沒有正確地調(diào)節(jié)燃燒或者鍋水質(zhì)量差，就有可能出現(xiàn)過溫爆管。如果在靠近水冷壁的地方進行燃燒，則這一地區(qū)的熱負荷較大，容易造成水冷壁結(jié)渣。由于區(qū)域內(nèi)的水冷壁蒸發(fā)中心較多，會在壁面上形成一層連續(xù)的氣膜，從而導致膜狀沸騰。在發(fā)生一種換熱劣化的情況下，管內(nèi)溫度急劇上升，可引起超溫爆管。

2.檢驗檢測

2.1 運行情況檢查

經(jīng)現(xiàn)場向值班司爐人員詢問，并查看了事故發(fā)生前鍋爐的操作記錄，發(fā)現(xiàn)鍋爐在事發(fā)當日正常工作，鍋爐給水、蒸汽壓力、蒸汽溫度、汽水品質(zhì)、爐溫、燃料供應(yīng)等指標均屬正常，沒有出現(xiàn)超溫、超壓現(xiàn)象。該機組的控制系統(tǒng)比較陳舊，給水調(diào)節(jié)，燃料供給，鼓風引風等都是手工調(diào)節(jié)。通過外部檢查，發(fā)現(xiàn)鍋爐的高低水位、超溫、超壓報警和聯(lián)動報警功能都不起作用。

2.2 宏觀檢查

從宏觀上看，水冷壁管爆管位置是從鍋爐右邊到前面6號管道，與后墻相隔1.0米，爆破標高6.0 m，爆破口在直段朝火一側(cè)，爆破長度為200 mm，最大開口寬度為125 mm，且有較大的彎曲變形。鍋爐左右兩側(cè)的水冷壁管發(fā)生了局部的彎曲，最大變形為500 mm，其前、后兩段管道的變形都超出了正常的標準。鍋爐省煤器二段4#管斷裂，泄漏，由前后向下。

2.3 水冷壁管厚度檢測

利用MMX-6超聲波測厚儀對20#鋼制的水冷壁鋼管進行了厚度測量。在測點標高5.8米的情況下，右水冷壁管道的最小厚度為2.4 mm。對21個左水冷壁管道進行了測點標高6.0 m和最小2.5 mm的測量。共12個探頭，測點標高6.6米，最小厚度2.8毫米，后水冷壁管22個，測點標高6.0 m，最小值2.6 mm。

2.4 硬度檢測

利用HT-2000A便攜式里氏硬度儀測量了部分水冷壁管的硬度，發(fā)現(xiàn)在被測點的左面和右面的水冷壁管的硬度值較小，而右6號的硬度值則有較大的提高。硬度測試的部位標高和厚度標高一致，硬度測量的結(jié)果（三個平均值）。

3.結(jié)果分析

3.1 金相組織分析

20#鋼制鍋爐水冷壁鋼管的送貨條件為熱軋，其金相組織為鐵素體和珠光體。對爆管附近的管段進行了金相分析和硬度測試，發(fā)現(xiàn)爆口附近存在著非正常的金相結(jié)構(gòu)，并存在較大的貝氏體、索氏體，并具有較高的硬度。可以看出，在爆管過程中，由于爆炸部位的高溫，使其在AC1點以上，從而引起了爆炸部位和爆炸部位的金相組織的轉(zhuǎn)變。在常規(guī)工作條件下，水冷壁的外壁溫度比AC1低，其金相結(jié)構(gòu)是鐵素體和珠光體。

3.2爆管原因分析

鍋爐的高低水位報警和聯(lián)鎖保護裝置沒有安裝，省煤器管斷開后給水不夠用，司爐工作人員沒有及時發(fā)現(xiàn)給水異常，造成鍋筒和水冷壁管無水，水冷壁管無水后引起壁管短時過熱，使其強度和蠕變極限迅速降低，在右6#水冷壁管壁厚較薄處出現(xiàn)爆管事故。在右6#水冷壁發(fā)生爆炸后，鍋爐內(nèi)部的壓力得到了釋放，在一定程度上可以控制爐溫，司爐員緊急停爐后，事故沒有進一步擴大。

4.處理及預(yù)防措施

解決辦法：將左右兩邊的水冷壁管件和前后變形超過標準的水冷壁管件進行替換，并對上部鍋筒水冷壁管進行修補，并安裝并投入使用了鍋爐高低水位聯(lián)鎖保護裝置和超壓聯(lián)鎖保護裝置。經(jīng)過處理后的使用效果：按照以上的工藝進行檢修，經(jīng)過水壓測試，鍋爐仍能正常運轉(zhuǎn)，有效地保障了榨季的生產(chǎn)任務(wù)。

結(jié)束語

通過對鍋爐水冷壁管爆口宏觀檢查、壁厚檢測、硬度檢測、金相組織檢測等綜合分析，認為造成水冷壁爆管的直接原因是由于水缺乏引起的短期過熱，從而使管材的強度下降，并在管壁最薄處出現(xiàn)了爆管。安全不在于探測，而在于操作與維護，只有加強對安全的認識，方可預(yù)防。

參考文獻

[1]張寶紅. 熱電站鍋爐水冷壁爆管原因分析[J]. 河南化工， 2010（12）：1.

作者簡介：陳鳳斌，1992年生，漢族，大學本科學歷，主要研究方向：火電廠金屬監(jiān)督