電站鍋爐高壓主給水管道彎頭裂紋產生原因分析

朱森林

湖南省工業設備安裝有限公司 湖南湘潭 411100

在我國的電站鍋爐的運行工作中，高壓給水管道扮演著舉足輕重地位，不但要盡可能地承受高溫和高壓，而且還要承載著水泵的壓力。在主要的給水管道中，彎頭處的作用顯得十分重要，不但被用來改變管道內物質的運動方向，而且還起著緩解溝通樞紐的作用，是約束管道熱脹冷縮的關鍵。由于電站實際的主給水管道中錯綜復雜，導致水管道的彎頭處承載能力各不相同，往往一些地方承載過大導致出現裂紋。現階段，造成電站出現安全事故的原因有很多，其中最主要的原因便是管道內部彎頭處出現裂紋所致。根據過去電站給水管道出現裂紋的情況，可以看出這些裂紋經常呈現網狀，放射狀等形態，雖然這些彎頭裂紋細微，但往往是造成電站安全事故的根本原因[1]。

1 給水管道彎頭產生裂紋的原因

目前，針對電站鍋爐中高壓給水管道出現問題的原因，相關的研究機構都進行了不同程度地研究和檢驗。根據這些現有的研究和檢驗可知，大多研究的方向都集中振動對于主給水管道中的影響，對高壓給水管道內部產生振動的原因進行了系統的研究并通過實際檢驗探索給出了一些改善方法。但是這樣的研究不夠綜合全面，對于給水管道產生裂紋的原因研究不夠全面深入，并不能有效地解決現階段電站高壓主給水管彎頭出現裂紋的問題。因此，本文將全面的分析導致主給水管道彎頭產生裂紋的原因，具體如下：

1.1 高壓給水管道內部的振動導致

現階段對于給水管道內部振動所導致出現裂紋的研究是最全面深入的。所謂的給水管道內部振動就是指在管道內部由于物質運動產生的共振，是物質運動所產生的振頻正好達到管道內部的振頻所產生的一種物理現象。各個電站的高壓給水管道錯綜復雜，其頻率并非是固定的，而是根據管道受到的約束大小決定的。由于在設計管道時要考慮其熱脹冷縮的因素，往往都降低管道的約束，管道質地大多較為輕質，這就使得管道內部的固有頻率比較低，從而更容易和內部運動的物質產生共振現象。此外，由于高壓給水管道受到水泵的壓力，自然不可避免機械振動的出現，這就使得機械振動產生的頻率，與彎頭區域的頻率產生共振和自身振動，從而導致高壓主管道內部的彎頭區域產生裂紋。

1.2 高壓主給水管道承載過大

目前，根據分析已有研究的文獻，可知針對于給水管道內部的彎頭來說，存在著三部分壓力區域，包括彎頭兩側，彎頭的內部以及彎頭的外部層面三個受壓力區域。其中彎頭外部區域容易產生裂紋，追溯根本不僅因為彎頭外部的高壓，而且還因為彎頭兩側以及內部壓力不斷增高，增大了外部區域的壓力，從而產生了外部裂紋。此外，部分電站由于實際需要，對著彎頭的制作質量有著非常嚴格的要求，其內部直徑比較大才利于精細制造，因此就造成了熱彎制作后容易偏向內側，使得彎頭內部的厚度高于外部，產生了一些凹陷，從而使得彎頭受壓不均衡而導致出現裂紋[2]。

1.3 主給水管道彎頭容易受到熱漲影響

目前，對于我國電廠鍋爐管道的彎頭，大多采用熱彎的方式制作，導致彎頭處于一種極度拉伸的狀態。因此在實際使用時，由于管道內部的熱脹作用，使得彎頭外部容易產生裂紋并且逐漸加大裂紋的范圍。

1.4 電站鍋爐的承壓部件過度疲勞損傷

世界上沒有不會疲憊的人，更不會有永動機，都需要一定的抗疲勞措施來保障其正常運行。在電站鍋爐中存在專門承受壓力的部件，但是長期抗壓也會產生疲勞損壞，歸根結底是因為高溫所導致的一種熱疲勞。承壓部件一般都有著抗高溫高壓的范圍和限度，一旦熱脹循環過多就會使部件失去作用而引起疲勞損傷，當相應的承壓部件出現損傷疲勞時就會導致高壓水管道外部產生裂紋。

2 減少主給水管道彎頭產生裂紋的措施

2.1 改善主給水管道彎頭制作的工藝和材料

針對部分電站彎頭存在缺陷而導致受壓不均衡問題的解決措施，首先嚴格把控彎頭的制作過程，保證彎頭的半徑以及厚度要求，以及彎頭的圓滑度。此外對于彎頭的制作要選擇硬度大，安全且效益明顯的材料，還應注意保障該材料具有很高的抗高壓高溫的性能。

2.2 減少主給水管道的振動

首先要解決的就是針對管道內物質與管道產生共振引起的振動現象，在經常且容易產生振動的彎頭加固支撐的架點，以及適當地提升管道的約束，從而提高管道內部的振動頻率，進而減少內部物質運動和管道產生共振現象。此外，在加固管道外部的架點時，需要建立相關的試驗模型和承壓分析模型，即保障建立更為準確地增加管道頻率的支架，同時還可以增強管道外部的承壓能力。最后，在電站主給水管道的設置上，在保障工作正常進行的前提下多設置坡度，使得內部物質正常流動，避免造成物質間的振動。

2.3 打磨彎頭裂紋

對于目前電站中存在裂紋的主給水管道，要采取打磨等方法地進行有效地處理，還需要借助相應的聲波技術檢查，使得彎頭部分的承壓平衡，從而消除裂紋，保障電站鍋爐正常工作[3]。

3 結語

綜上所述，隨著我國火電事業不斷發展，將有效地針對其中水電管道出現裂紋的問題進行研究解決。通過本文的分析可知，引起高壓主水管道彎頭出現裂紋的有內部因素和外部因素，外部因素是因為主給水管道振動，承壓部件損傷以及外部壓力過大等，內部因素是因為彎頭的熱彎制作工藝以及彎頭的制造缺陷導致。因此，造成管道出現裂紋的原因有很多方面，在對主給水管道彎道產生裂紋進行分析以及解決時，應綜合所有因素，以便針對性的去解決電站運行中管道出現裂紋的問題[4]。