淺議鍋爐四管泄漏原因及措施

劉丞涵

摘 要： 鍋爐是火力發電廠三大主設備之一，而四管泄露問題始終頻繁發生，嚴重影響機組的正常穩定運行，對鍋爐的壽命也造成不可修復的永久性傷害。鍋爐一旦發生四管泄漏，無論是電量損失、經濟損失，還是大幅增加的工作量，都是電廠難以承受之痛。因此，如何有效預防鍋爐發生四管泄漏，發生后，如何高效解決四管泄漏，就成為我們鍋爐工作者最重要的課題。筆者結合多年的實際工作經驗，對四管泄漏發生原因進行了詳細分析，并提出了相關意見和解決辦法，僅供各位讀者參考。

關鍵詞： 鍋爐；四管泄漏；水冷壁

近年來，鍋爐“四管”（水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器）的泄露事故頻繁發生，即便加大管控力度，提高檢修工藝，效果也并不明顯，“四管”泄露發生次數依然高居不下。此類事故多數需要停爐處理，對發電廠的正常安全、穩定生產造成極大影響。如果“四管”泄漏點較大，還容易損壞臨近管壁，甚至是沖塌爐墻，導致鍋爐短時間嚴重缺水，致使事故擴大，后果不堪設想。這就要求我們要認真分析并查找“四管”泄露事故發生的原因，并積極采取有效的預防措施和解決方案，降低事故發生概率，減小事故發生后帶來的不利影響，第一時間處理好缺陷，為鍋爐和機組的穩定運行提供保障。

一、鍋爐“四管”泄漏原因分析

鍋爐“四管”包含了整個鍋爐的受熱面，承擔著鍋爐汽水系統工質轉換并完成能量傳遞的艱巨任務。其內部承受工質的巨大壓力和化學因素作用，外部處于高溫、腐蝕、磨損的惡劣環境中，同時還有承受膨脹、應力及復雜外力的作用。因此，極易導致鍋爐“四管”發生泄漏。

鍋爐“四管”泄漏問題的本質是因為能量與工質的極度不平衡。并且，鍋爐“四管”本身的性能和工作環境不適宜也是鍋爐“四管”出現泄漏的主要原因。由于鍋爐“四管”涉及的范圍比較大，“四管”的材質與工作條件也各不相同，因此造成“四管”泄漏的原因也就多種多樣，關系到安裝、調試、運行、設計、制造、檢修和維護各個方面。

據初步統計，在所有導致非停的“四管”泄漏事故中，由于金屬過熱造成的泄漏占泄漏事故的30%，磨損原因和腐蝕原因造成的泄漏占泄漏事故的25%，焊接質量不合格造成的泄漏占泄漏事故的30%，其他原因占15%。可以看出，過熱、磨損、腐蝕、焊接等因素是導致鍋爐“四管”泄漏的主要因素。

1.管壁過熱

管壁過熱分長期過熱和短期過熱。長期過熱是爐管長期處于高于允許管壁壁溫的環境中，其抗氧化性降低，管壁的氧化腐蝕率大幅提高，同時爐管的機械性能、應力和物理特性也隨之降低，管子達不到所承受的壓力，將導致爆管。長期過熱爆管的爆口形貌具有蠕變斷裂的一般特征，即破口粗糙、邊緣不平整、壁厚減薄不多、爆口及附近的管子內外壁有一層較厚的易剝落氧化皮、爆口附近的管子外壁有許多與爆口方向一致的縱向裂紋。

短期過熱是指爐管內部熱循環不暢，無法進行有效的熱傳遞，管子冷卻不好，使管壁溫度大大超過其允許的最高溫度，管材在高溫下性能大大降低，進而發生爆炸。短期過熱爆管的爆口形貌具有完全延性斷裂的特征，爆口呈喇叭狀，邊緣鋒利，管壁減薄很多，爆口脹粗明顯。爆口表面比較光滑，外壁一般呈藍黑色，附近沒有裂紋。

2.管壁磨損

鍋爐在運行過程中，一方面由于燃煤本身含有大量的飛灰，另一方面，省煤器的管排十分密集，煙氣中含有大量流速很高的飛灰粒子，這些粒子隨著爐煙不斷的沖刷受熱面管壁，使省煤器、低溫過熱器、低溫再熱器等發生磨損，影響管子受熱面的使用壽命。飛灰的存在還會引起受熱面積灰，若不及時處理，將使管子局部傳熱效果降低，金屬壁溫降低，在350℃以下的積灰還能吸附SO2，導致管子的腐蝕加劇。

同時，吹灰器內漏、吹灰器不旋轉、吹灰器吹灰時帶水、吹灰器吹灰蒸汽壓力過高等，都會帶來不同程度的吹損。由于管卡、支吊架松動、定位塊脫落，在運行過程中與管子相互摩擦刮蹭，時間長了就會出現管子的磨損，這是管子尤其是再熱器管子發生爆破的一個隱患。

3.管壁腐蝕

過熱蒸汽器、再熱蒸汽器在高溫、應力、腐蝕介質下長期工作，管子外壁受高溫煙氣的沖刷腐蝕，產生高溫煙氣氧化腐蝕；管子內部受流動過熱蒸汽溫度和壓力的作用，產生高溫蒸汽氧化腐蝕，這樣，在內外腐蝕作用下，受熱面管材過熱、變薄、老化，直至爆管。煙氣側的高溫腐蝕是一個復雜的物理化學過程，高溫腐蝕主要是硫酸鹽型高溫腐蝕。鍋爐在運行中，管壁中的鐵與氧反應生成一層很薄的氧化鐵，該氧化鐵對管壁具有保護作用，但是，如果在過熱蒸汽器、再熱蒸汽器煙氣側產生硫酸鹽型高溫腐蝕，就會破壞這層穩定的氧化鐵保護層，管壁會因腐蝕而變薄，造成受熱面實效。硫酸鹽型腐蝕多發生在550-710℃的溫度下，其中在650-700℃的溫度下腐蝕最強烈。

4.管子焊接

管子檢修焊縫的質量也是鍋爐“四管”泄漏的一大原因。檢修焊接質量問題能夠造成焊接部位產生應力集中和接頭機械性能下降等，如焊口的咬邊、滿溢、焊瘤、內凹（塌腰）、未焊透、夾渣、氣孔、裂縫（包括熱裂縫、冷裂縫和再熱裂紋等），致使焊口處成為薄弱部位而造成爆管。異種鋼焊接部位也是易造成爆管的部位，會在焊接接頭處因熱脹差發生環向的破裂。水冷壁管的泄漏部位主要就發生在焊口位置。停爐檢修中更換水冷壁管，一般對管子的焊口比較重視。但對鰭片管的焊接質量容易忽視，認為鰭片單面焊接就可以。更換水冷壁管后，對鰭片僅進行單面焊接，在鍋爐運行后，由于水冷壁管與鰭片的膨脹系數不一樣，容易造成水冷壁拉裂。

二、降低鍋爐“四管”泄漏的措施

1.鍋爐運行時，嚴格控制好各受熱面壁溫范圍及鍋爐的各項參數，做好運行調整。在鍋爐燃燒和傳熱的前提下，控制好煙氣流速、減少水平煙道處過量空氣、嚴控爐膛負壓，及時調整風量保持送風和引風的均衡。要根據燃煤的特性合理選擇燃燒方式和調整燃燒角度，減少煙氣中的飛灰含量、嚴格控制管壁溫度、及時調整減溫水量，減少管子特別是過熱器管子的介質短路現象，避免風量過大或缺氧燃燒，嚴禁超溫、超壓運行。

2.為了避免飛灰磨損管道，可運用如下幾種方法。第一，局部煙氣速度較快的地方，管子很多部位容易發生磨損，對這些容易發生磨損的地方應該加裝防磨裝置，防止管子多數部位過早破裂；第二，煙氣流動速度的控制，特別要控制過道處煙氣的速度，所以在維修和安裝管道時，應保證管子與墻面之間無空隙，另外還需要保證各種蛇形管間距離要均等；第三，可采用煤器管冷噴涂高溫耐磨涂料的方式，在檢查過程中，嚴格按照相關檢查規定進行，尤其是管道容易產生磨損的部位，一旦發現有磨損的情況，應該立即修補。

3.完善防腐措施，采用新技術、新方法來增加設備的使用壽命。如在水冷壁管燃燒區域內，特別是焊口位置，高溫腐蝕嚴重，為防止高溫腐蝕采用新型防腐蝕材料，取消已往的滲鋁等防腐蝕技術，同時也解決了焊口位置容易發生高溫腐蝕的問題。

4.嚴格焊接、熱處理和氣割工藝紀律，確保工藝質量。焊前必須檢查對口質量，錯口、折口、對口間隙、坡口表面及母材內、外壁清理要符合規范要求；焊接過程中要按工藝卡要求選擇焊接工藝參數、層數、厚度、層間溫度和單層焊道寬度等；焊接結束后，要將飛濺清理干凈，焊縫外觀質量必須合格。

三、結語

預防燃煤鍋爐“四管”泄漏是一項非常艱巨的持久戰，有效防止可以為電廠降低檢修成本，延長鍋爐的使用壽命，既能提高鍋爐運行可靠性和安全性，又能創造客觀的經濟效益。我們要不斷提高專業工作人員的工作能力及責任心，重視防鍋爐爆管安全意識的培養，加強對鍋爐“四管”相關設備的檢查，有效控制并避免鍋爐“四管”泄漏及爆管事故的發生。