快裝鍋爐后管板裂紋形成原因及預防措施

閆翠玲

裂紋是鍋爐受壓元件上常見缺陷之一。這種缺陷對鍋爐連續、安全、經濟有效運行是比較危險的。本文對快裝鍋爐后管板裂紋產生的原因、性質進行了闡述,并提出了相應的解決措施。

一、后煙室中管板與煙管的工作環境

后煙室管板上管孔處的溫度最高,高溫煙氣經后煙從后管板進入煙管。一方面管板承受高溫輻射,另一方面,煙氣以一定流速進入煙管后,煙管入口存在“進口效應”。在入口處由于氣體受到很大擾動,幾乎不存在熱邊界層,其局部換熱很強,熱負荷最大,同時煙管和管板之間有較大的熱阻,導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境是十分惡劣的。如因設計、改造、使用管理不當很容易造成管板開裂事故。

二、后管板裂紋產生的原因

1.水處理不好,致使管板處積結較厚的水垢,造成傳熱不好,產生裂紋。

2.由于鍋內后管板靠近管板區域水循環不良,而此處煙溫高,熱負荷大,導致管板內部局部爐水產生汽化,形成過冷沸騰,使管板局部過熱而失效。

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

4.當管板上角板拉撐焊縫裂開,弓形平板得不到拉撐的加強,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出現疲勞裂紋。

5.多次修換煙管,使管孔擴大,管孔間距縮小,也會因強度下降而產生裂紋。

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

7.當煙管與管板采用焊接連接時,因為管端伸出長度過長,管端過熱而產生裂紋,裂紋可擴展到管板上。

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

9.間歇供熱、開停循環泵頻繁、系統大量失水及補入低溫的補給水,使系統中較低溫度的循環水直接沖刷到后管板,產生較大的交變應力而導致失效。

三、避免后管板開裂的措施

為了防止后管板裂紋的發生,可采取以下措施:

1.改進熱水鍋爐后補水工藝。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一組吸水管,和后集箱在一起,通過后棚管使后管板區域形成單獨的水循環。這兩種方法均能改善鍋筒后部的水工況,防止了“死水區”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,應制定修復方案并經鍋爐壓力容器安全監察部門審查:煙管與管板連接處開U形坡口,并嚴格控制煙管伸出后管板高溫區的長度焊后將焊縫修磨圓滑;應采取先脹接、消除間隙后再進行焊接的修理工藝。

3.杜絕正壓燃燒以及在兩側撥火孔和觀察孔添加燃料的操作方式。

4.加強鍋爐運行期間的水質管理工作,并使鍋水維持一定的相對堿度防止苛性脆化。

5.采用“管板保溫”的技術措施.在高溫后管板煙側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荷過大的問題。

6.減少啟停次數,鍋爐升溫和停爐降溫應緩慢進行。鍋爐啟動時,應先開啟循環泵,等供熱系統循環后,才能啟動鍋爐;停爐時不能立即停循環泵,要有緩冷措施。

7.加強鍋爐投運初期的排污量,降低鐵的腐蝕產物。□

(編輯/劉佳)