煤粉爐水冷壁管開裂原因分析及對策

胡 洋，劉進海，王 亮

(中國石化齊魯分公司，山東淄博 255400)

水冷壁管向火面管壁開裂是鍋爐運行中普遍存在的設備失效問題，導致失效的原因包括制造焊接質量、化學清洗效果、鍋爐運行操作、爐水水質波動等，其中爐水水質污染是造成水冷壁管失效的主要原因。某石化廠煤粉爐水冷壁在投用3年后，水冷壁管發生開裂泄漏，鍋爐被迫停工檢修換管，影響了其他生產裝置的正常運行。

1 水冷壁爆管基本情況

該煤粉爐水冷壁管材質為20 G，外徑為60 mm，壁厚6 mm，長度35.8 m。檢查發現，水冷壁管存在缺陷的部位集中在南墻、北墻和西墻，標高12～24 m，部位分布示意見圖1(▽：南墻開裂部位；○：北墻開裂部位)和圖2。

圖2 西墻水冷壁管缺陷部位示意

2 水冷壁爆管失效分析

2.1 宏觀檢查

水冷壁管開裂部位均為向火側，背火側未見裂紋，裂紋較平直且斷續分布，主要沿縱向開裂；對開裂處內表面進行觀察，發現對應裂紋內表面存在一層潰瘍狀垢層，而內表面未結垢處外表面未發現裂紋；開裂處管徑相對變形較大，可見明顯管壁減薄。水冷壁管開裂形貌和內部結垢情況見圖3、圖4。

圖3 水冷壁管開裂形貌

2.2 化學成分分析

從外觀正常部位對水冷壁管取樣進行化學成分分析，結果見表1。樣品的化學成分滿足GB 5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》的要求，確定其材質為20 G。

圖4 水冷壁管內部結垢情況

2.3 力學性能分析

對鍋爐水冷壁管橫截面取樣后進行硬度檢測，結果見表2。試驗結果表明管道內表面的硬度值比外表面的硬度值高，表明水冷壁管外表面開裂處的強度明顯降低。……