燃氣鍋爐減溫器筒體裂紋原因分析及處理方案

杜曉吉 李壯壯

（陜西煤業化工集團神木天元化工有限公司 陜西榆林）

一、設備概況

公司SZS20/1.8/350-1.6型鍋爐，2009年11月投用，減溫器材料為20g，規格為Φ325×9 mm，L=2978 mm，為面式減溫器。運行期間，連續發生減溫器筒體裂紋泄漏。減溫器結構如圖1、圖2所示。

圖1 減溫器結構型式

二、故障現象

運行過程中發現減溫器筒體中部有蒸汽外泄，停機后拆除保溫，發現筒體多處存在裂紋。開裂部位集中于減溫器中部，位于過熱器管束與筒體接口部位，如圖3、圖4所示。

圖2 減溫器筒體剖面

三、故障原因分析

1.可能導致減溫器筒體裂紋的原因

（1）現場操作方面。啟爐升溫過快，溫度過高，筒體不能按設計方向膨脹有效釋放熱應力，造成局部應力集中，產生裂紋。頻繁啟停鍋爐，筒體在交變應力作用下，產生疲勞破裂；

（2）設計制造方面。減溫器蛇管制造焊接質量不達標，導致減溫水泄漏，激冷筒體造成筒體裂紋。

下部管束制造間距不夠規整，安裝過程中無法保證與水冷壁對流管束保證要求間隙；帶應力安裝，啟爐后熱應力無法釋放，造成筒體裂紋。

2.數據分析

圖3 減溫器筒體外壁損壞處照片

圖4 減溫器筒體剖切后裂紋處照片

（1）啟爐數據。數據見表1。

表1 啟爐數據

（2）減溫器筒體材料20g（GB 3087），在《TSG G0001-2012鍋爐安全技術監察規程》中，對于壁溫（指計算壁溫）有規定見表2。

（3）依照《GBT 9222-2008水管鍋爐受壓元件強度計算》中規定，公司所用燃氣爐減溫器的計算壁溫可參考公式，計算壁溫=介質額定平均溫度+50℃。所用燃氣鍋爐額定蒸汽溫度為350℃，計算壁溫應為400℃。因而從10#爐的過熱蒸汽數據最高溫度438℃，可以判定減溫器筒體處存在超溫現象。

表2 鍋爐安全技術監察規程壁溫規定

（4）行業中關于啟爐速率的規定。國家及行業內關于鍋爐升溫速度尚未有強制性規范及標準文件，但多數行業操作規程中規定，要求工質溫度平均上升速度應≤（1.5～2.0）℃/min，對應到公司的爐型，其升溫總時間應在160～213 min。從10#、11#爐的數據中可以看出，爐膛升溫速度最高達56.6℃/min，遠大于行業規定速度。

（5）產品設計制造質量。通過對面式減溫器蛇管焊接質量檢查，曾多次發現漏點，存在蛇管泄漏導致減溫水直接噴射至筒體表面，造成筒體表面激冷收縮產生裂紋的可能。檢查其對流管束與過熱器管束安裝間距發現，對流管束中心距230 mm最大間距256 mm（Φ60×3.5 mm），過熱器管束中心距115mm，最大管束中心距128 mm（Φ38×3.5 mm），2組過熱器插入一組對流管束內；安裝后要求總間隙為17～20 mm。實際測量設備制造誤差達5 mm，部分管束安裝間隙為0。存在鍋爐運行后，筒體不能按設計方向膨脹有效釋放熱應力，造成局部應力集中，產生裂紋。

四、結論

由以上可判定該故障主要由啟爐升溫速率過快，溫度過高，筒體不能按預定方向膨脹釋放熱應力，導致局部應力過大，造成筒體損壞。可采取相應處理方案，如操作方面，應規范啟爐操作，延長升溫時間，控制筒體溫度。在設備制作安裝質量方面，應對有明顯外觀缺陷的，采用預修措施，嚴格控制安裝施工質量（保障管束間隙）。