電站鍋爐受熱面管內(nèi)部裂紋形成機(jī)理分析

徐丹丹 煙臺(tái)現(xiàn)代冰輪重工有限公司

在電站中，由于鍋爐長(zhǎng)時(shí)間的高負(fù)荷工作狀態(tài)，受熱面十分容易發(fā)生爆管，這不僅對(duì)鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行造成隱患，還會(huì)給電站的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益帶來一定的影響。所以在進(jìn)行受熱面管設(shè)計(jì)及安裝過程中，應(yīng)該綜合考慮各種可能導(dǎo)致爆管的因素，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格控制受熱面材質(zhì)以及焊接質(zhì)量，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查與維護(hù)，利用有效的措施減少各類腐蝕。只有這樣才能降低爆管的發(fā)生概率，通過保證鍋爐的正常運(yùn)行推動(dòng)電站工作效率不斷提高，進(jìn)而為中華民族偉大復(fù)興夢(mèng)的實(shí)現(xiàn)注入源源不斷的動(dòng)力與活力。

一、鍋爐受熱面爆管概述

鍋爐受熱面爆管就是指鍋爐在運(yùn)行過程之中突然發(fā)生的管道爆裂，這個(gè)過程常常伴有劇烈的爆破聲和噴射而出的水蒸氣或水，而且鍋爐的水流量表、蒸汽流量表等監(jiān)控設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)常常會(huì)出現(xiàn)異常。與此同時(shí)，鍋爐爐膛內(nèi)燃燒物的燃燒方式也會(huì)隨著爆管的發(fā)生由負(fù)壓燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)檎龎喝紵?。除此之外，由于管道的爆裂，鍋爐管道系統(tǒng)之內(nèi)的氣壓也會(huì)出現(xiàn)異常情況，這就會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)的水位由于氣壓不足而降低。所以，鍋爐受熱面爆管現(xiàn)象的發(fā)生會(huì)影響到鍋爐工作的各個(gè)環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生受熱面爆管會(huì)導(dǎo)致鍋爐系統(tǒng)難以繼續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行。此外，不同的爆管原因會(huì)導(dǎo)致不同的破壞范圍及損壞程度，而且爆管發(fā)生后的宏觀及微觀表現(xiàn)也略有出入，例如短時(shí)超溫爆管發(fā)生后，管子常常發(fā)生塑性變形，爆口周圍管徑增粗淺而管壁變薄，下圖即為某廠鍋爐水冷壁鋼管短時(shí)過熱爆口的宏觀相貌、微觀組織結(jié)構(gòu)。所以必須掌握由于不同原因發(fā)生爆管后的爆口特點(diǎn)，深入探究鍋爐受熱面爆管的原因，針對(duì)鍋爐的工作參數(shù)以及受熱面的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)針對(duì)性地進(jìn)行防范，做到未雨綢繆，有效監(jiān)督電站中鍋爐運(yùn)行環(huán)境，避免爆口的發(fā)生，進(jìn)而保證電站的穩(wěn)定運(yùn)行。

二、鍋爐受熱面爆管的原因分析

（一）過熱、結(jié)焦、老化引起爆管

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行鍋爐受熱面設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)鍋爐特殊的使用特征以及運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，擇優(yōu)選擇恰當(dāng)?shù)牟牧喜⒃O(shè)計(jì)出合理的鍋爐運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而保證鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。一旦受熱面管壁運(yùn)行溫度長(zhǎng)時(shí)間高于設(shè)計(jì)方案的預(yù)期溫度就會(huì)影響到受熱面的使用壽命以及鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行。受熱面溫度過高所引起的爆管常常發(fā)生在過熱器的排管處，這是因?yàn)殄仩t在實(shí)際工作中并沒有充分控制煙溫以及氣流的均衡程度。而運(yùn)行過程中調(diào)節(jié)不當(dāng)或未按設(shè)計(jì)要求選擇煤種就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行結(jié)焦，進(jìn)而導(dǎo)致受熱面爆管，這常常發(fā)生在爐膛底部水冷暨。設(shè)備老化所導(dǎo)致的受熱面爆管多發(fā)生在各受熱面管排，其大部分原因是由于運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定和運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)。

（二）磨損引起受熱面爆管

高速顆粒的沖擊會(huì)使管壁金屬出現(xiàn)一定程度的磨損，大部分磨損現(xiàn)象都發(fā)生在省煤器的煙氣出入口以及過熱器入口處的彎頭等處。磨損主要包括飛灰磨損和機(jī)械磨損，在鍋爐受熱面管中前者較為多見。磨損會(huì)導(dǎo)致省煤泄露，同時(shí)使飛灰堵塞在下部空氣預(yù)熱器中，這種情況一旦發(fā)生，很有可能發(fā)生停爐事件。

（三）受熱面材質(zhì)問題引起爆管

鍋爐受熱面的金屬側(cè)是轉(zhuǎn)化熱能的關(guān)鍵設(shè)備，另一側(cè)則需要通過接觸油或水傳遞熱量。所以受熱面管不僅要在高溫高壓條件下正常運(yùn)行，還要預(yù)防油、水中介質(zhì)所帶來的影響。所以如果受熱面材質(zhì)不能夠達(dá)到耐高溫、耐高壓、耐腐蝕等性能要求，那么受熱面管就會(huì)在鍋爐運(yùn)行的實(shí)際過程中變形，再受到高壓的影響后，十分容易引起爆管。

三、鍋爐受熱面爆管的防范措施

（一）針對(duì)磨損、過熱、結(jié)焦和老化的防范措施

要對(duì)各種受熱面爆管原因進(jìn)行分析，針對(duì)性的做出防范措施。為了應(yīng)對(duì)磨損，應(yīng)該合理的調(diào)整受熱面的布置角度以及鍋爐的結(jié)構(gòu)，不斷對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，盡可能地避免由于設(shè)計(jì)不夠合理而導(dǎo)致爆管事故的發(fā)生。為了避免鍋爐受熱面由于過熱而導(dǎo)致爆管，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)煙溫、鍋爐給水量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過避免局部超溫現(xiàn)象的發(fā)生避免受熱面爆管。通過選擇合理的煤種避免結(jié)焦現(xiàn)象的出現(xiàn)。除此之外，要定期檢查受熱面各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)更換即將到達(dá)使用壽命的設(shè)備，防止老化現(xiàn)象發(fā)生。

（二）科學(xué)選擇受熱面材質(zhì)

選擇合理的鍋爐受熱面材質(zhì)是保證鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行的必要前提，如果相關(guān)設(shè)備的材料質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，鍋爐的運(yùn)行就無法得到保障。所以在進(jìn)行受熱面材料選擇時(shí)必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，同時(shí)對(duì)鍋爐實(shí)際運(yùn)行中的各種參數(shù)綜合考慮，擇優(yōu)挑選質(zhì)量有保證的材料，進(jìn)而保證鍋爐受熱面的使用壽命。值得注意的是，在進(jìn)行材料儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)該注意儲(chǔ)存環(huán)境，注意防腐防潮，避免由于材料保存不當(dāng)而出現(xiàn)各項(xiàng)性能下降的情況。

（三）加強(qiáng)日常的維護(hù)管理

鍋爐受熱面爆管事故可以分為非突發(fā)性和突發(fā)性，實(shí)際上，一些非突發(fā)性受熱面爆管事故可以在通過日常的維護(hù)管理有效避免。這些非突發(fā)性爆管事故在爆管之前，管外壁常常氧化脫落，而且會(huì)出現(xiàn)裂紋、裂口等問題。實(shí)際上，只要定期進(jìn)行檢修與維護(hù)，及時(shí)更換老舊損壞的設(shè)備，并對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)的裂口及時(shí)修復(fù)就能夠在很大程度上避免爆管事故的發(fā)生。

（四）提高焊接質(zhì)量的措施

焊接是鍋爐受熱面安裝最為普遍的環(huán)節(jié)，在進(jìn)行受熱面管焊接安裝時(shí)，必須按照嚴(yán)格規(guī)范進(jìn)行操作，每個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格按照有關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。只有不斷提高焊縫質(zhì)量水平，才能保證鍋爐的受熱面管各項(xiàng)性能能夠滿足設(shè)計(jì)方案的要求，進(jìn)而減少爆管現(xiàn)象的發(fā)生，避免造成嚴(yán)重事故。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)領(lǐng)域研究人員對(duì)于電站鍋爐受熱面爆管的原因分析越來越深入。作為關(guān)系到電站經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的重點(diǎn)組成部分，鍋爐的穩(wěn)定性在會(huì)在很大程度上會(huì)受到鍋爐受熱面管運(yùn)行狀態(tài)的影響。為了避免鍋爐受熱面爆管現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)人員必須對(duì)受熱面爆管的原因進(jìn)行分析，并針對(duì)性地做出防范措施，與此同時(shí)通過具體分析鍋爐運(yùn)行狀態(tài)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，對(duì)運(yùn)行管理進(jìn)行一定的調(diào)整。只有這樣才能保證電站工作的安全性與穩(wěn)定性，進(jìn)而保證我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定運(yùn)行與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。