快裝鍋爐后管板裂紋形成原因及預(yù)防措施

閆翠玲

裂紋是鍋爐受壓元件上常見缺陷之一。這種缺陷對(duì)鍋爐連續(xù)、安全、經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行是比較危險(xiǎn)的。本文對(duì)快裝鍋爐后管板裂紋產(chǎn)生的原因、性質(zhì)進(jìn)行了闡述,并提出了相應(yīng)的解決措施。

一、后煙室中管板與煙管的工作環(huán)境

后煙室管板上管孔處的溫度最高,高溫?zé)煔饨?jīng)后煙從后管板進(jìn)入煙管。一方面管板承受高溫輻射,另一方面,煙氣以一定流速進(jìn)入煙管后,煙管入口存在“進(jìn)口效應(yīng)”。在入口處由于氣體受到很大擾動(dòng),幾乎不存在熱邊界層,其局部換熱很強(qiáng),熱負(fù)荷最大,同時(shí)煙管和管板之間有較大的熱阻,導(dǎo)致管板上煙管入口處溫度非常高。所以,鍋爐后煙室中管板與煙管所處的工作環(huán)境是十分惡劣的。如因設(shè)計(jì)、改造、使用管理不當(dāng)很容易造成管板開裂事故。

二、后管板裂紋產(chǎn)生的原因

1.水處理不好,致使管板處積結(jié)較厚的水垢,造成傳熱不好,產(chǎn)生裂紋。

2.由于鍋內(nèi)后管板靠近管板區(qū)域水循環(huán)不良,而此處煙溫高,熱負(fù)荷大,導(dǎo)致管板內(nèi)部局部爐水產(chǎn)生汽化,形成過冷沸騰,使管板局部過熱而失效。

3.補(bǔ)水方式不正確。當(dāng)蒸汽爐改熱水爐后,常用的補(bǔ)水辦法是,給水由后部下集箱進(jìn)入,再由后部下降管升入鍋內(nèi),與高溫的后管板接觸,使管板上脹管管孔滲漏和使管板產(chǎn)生裂紋。

4.當(dāng)管板上角板拉撐焊縫裂開,弓形平板得不到拉撐的加強(qiáng),在鍋爐工作壓力不斷變化的情況下,管板靠近扳邊圓弧根部會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋。

5.多次修換煙管,使管孔擴(kuò)大,管孔間距縮小,也會(huì)因強(qiáng)度下降而產(chǎn)生裂紋。

6.苛性脆化引起后管板開裂。由于鍋爐未進(jìn)行水處理,一些單位除垢時(shí)采用堿性除垢劑煮爐,加藥量嚴(yán)重超標(biāo)且時(shí)間長,除垢劑主要成分是NaOH及Na3PO4,致使?fàn)t水中氫氧化物濃度在10以上,造成爐水堿度過高。

7.當(dāng)煙管與管板采用焊接連接時(shí),因?yàn)楣芏松斐鲩L度過長,管端過熱而產(chǎn)生裂紋,裂紋可擴(kuò)展到管板上。

8.改變了燃燒方式。為了提高出力,增大鼓風(fēng),使鍋爐正壓燃燒,爐膛溫度增高,也使管板及煙管進(jìn)口處的溫度劇增,在高溫下,管孔的彈性變形、管端的永久變形遭到破壞,就會(huì)發(fā)生開裂。在熱負(fù)荷高峰期,采取在左右撥火門或觀察孔頻繁添加燃料來調(diào)整爐膛燃燒。造成管板、煙管的冷熱劇變,在熱交變應(yīng)力的作用下導(dǎo)致管板開裂。

9.間歇供熱、開停循環(huán)泵頻繁、系統(tǒng)大量失水及補(bǔ)入低溫的補(bǔ)給水,使系統(tǒng)中較低溫度的循環(huán)水直接沖刷到后管板,產(chǎn)生較大的交變應(yīng)力而導(dǎo)致失效。

三、避免后管板開裂的措施

為了防止后管板裂紋的發(fā)生,可采取以下措施:

1.改進(jìn)熱水鍋爐后補(bǔ)水工藝。方法一:采用給水分配器,在分配器上均勻開孔,使冷水進(jìn)入鍋筒后均勻分布,避免直接沖刷后管板。方法二:在后管板中心線附近設(shè)一組吸水管,和后集箱在一起,通過后棚管使后管板區(qū)域形成單獨(dú)的水循環(huán)。這兩種方法均能改善鍋筒后部的水工況,防止了“死水區(qū)”的形成,使后管板高溫部位得到可靠的冷卻。

2.鍋爐修理改造時(shí),應(yīng)制定修復(fù)方案并經(jīng)鍋爐壓力容器安全監(jiān)察部門審查:煙管與管板連接處開U形坡口,并嚴(yán)格控制煙管伸出后管板高溫區(qū)的長度焊后將焊縫修磨圓滑;應(yīng)采取先脹接、消除間隙后再進(jìn)行焊接的修理工藝。

3.杜絕正壓燃燒以及在兩側(cè)撥火孔和觀察孔添加燃料的操作方式。

4.加強(qiáng)鍋爐運(yùn)行期間的水質(zhì)管理工作,并使鍋水維持一定的相對(duì)堿度防止苛性脆化。

5.采用“管板保溫”的技術(shù)措施.在高溫后管板煙側(cè)加隔熱層并在煙管端部加裝防熱套管,可以解決管板上管孔處熱負(fù)荷過大的問題。

6.減少啟停次數(shù),鍋爐升溫和停爐降溫應(yīng)緩慢進(jìn)行。鍋爐啟動(dòng)時(shí),應(yīng)先開啟循環(huán)泵,等供熱系統(tǒng)循環(huán)后,才能啟動(dòng)鍋爐;停爐時(shí)不能立即停循環(huán)泵,要有緩冷措施。

7.加強(qiáng)鍋爐投運(yùn)初期的排污量,降低鐵的腐蝕產(chǎn)物。□

(編輯/劉佳)