PDF《锅炉管的失效和预防》

第6期山西焦煤科技No.

6 2005 年6月Shanxi Coking Coal Science & Techno logy Jun.

2005 ・试验研究・ 锅炉管的失效和预防 张琳①李新科 (中铝山西分公司热电分厂) 摘要锅炉管失效类型主要有过热爆管、 磨损失效、 腐蚀失效、 焊口泄漏、 错用钢材等, 对其 失效特征、 原因进行了分析, 并提出了相应的预防措施. 关键词 锅炉管;

失效类型;

失效特征;

失效原因;

预防措施 锅炉管相对于机械设备来说, 它没有运动机械 那种剧烈的磨损、 振动、 高度疲劳等问题, 但由于其 工作条件恶劣, 受汽水品质、 运行工况、 烟气流程等 条件的影响, 爆漏事故较多, 据统计中铝山西分公司 热电厂 8# 炉2003 年停炉

15 次, 其中因三管爆漏而 停炉

6 次, 占40 % ,

2004 年7# 炉停炉

7 次, 其中因 三管爆漏而停炉

4 次, 占57 %. 因此, 防止锅炉管爆 漏, 已成为提高电厂安全经济运行的关键. 锅炉管失效的类型主要有: 过热爆管、 磨损失 效、 腐蚀失效、 热疲劳失效、 焊口泄漏、 错用钢材等.

1 过热爆管 过热爆管根据其超温幅度的不同, 又分为长期 过热爆管和短期过热爆管. 1.

1 长期过热爆管 管子在超温幅度不太大的情况下, 材料持久强 度下降, 蠕变速度加快, 管子发生胀粗直至破裂, 称 为长期过热爆管. 1) 失效特征.破口一般为粗糙脆性断口, 边缘 粗钝, 一般爆口较小, 呈鼓包状, 外表面有较厚的氧 化皮, 于内外壁形成许多纵向裂纹, 个别可能穿透管 子壁厚, 但破口不明显张开, 破口处管子周长一般增 加较少, 其组织结构往往发生变化, 碳化物明显球 化, 珠光体石墨化, 有时向晶界偏聚, 合金元素由固 熔体向碳化物转移, 在晶界处萌生蠕变孔洞, 蠕变使 得材料断裂韧性下降, 塑性降低. 2) 失效原因.锅炉管长期处于超温状态运行, 长期超温可能是由于锅炉过负荷、 汽水循环不良、 燃 烧中心偏差、 管内壁结垢等. 3) 预防措施.稳定运行工况, 监测运行温度, 调整、 改善燃烧工况, 进行锅炉酸洗, 去除内壁结垢等. 1.

2 短期过热爆管 1) 失效特征.破口边缘锐利, 减薄很多, 破口附 近管子胀粗较大, 破口常呈很大的喇叭型, 外壁氧化 不突出, 无平行于破口的轴向裂纹, 破口处的金相组 织根据过热程度不同而不同, 常是淬硬组织或淬硬 组织加铁素体, 破口处的硬度明显高于其它部位, 管 壁温度在A c1 以下, 爆管后的组织为拉长的铁素体 和珠光体, 管壁温度为A c1~A c3 或超过A c3, 其组 织决定于破口后喷射出工质的冷却能力, 可分别得 到低 C 马氏体、 贝氏体、 珠光体及铁素体, 钢的强度 大幅度下降. 2) 失效原因.异物堵塞管子, 锅炉燃烧不稳, 蒸 汽流速低或汽水分层, 温度调节不准, 结垢等. 3) 预防措施.去除异物, 稳定运行工况, 改善炉 内燃烧状况.

2 磨损失效 1) 失效特征.磨损的局部性较明显, 磨损减薄, 直至爆管, 与飞灰冲角呈 30° ~ 45° 时, 磨损最大. 2) 失效原因.煤质不好, 飞灰中夹带坚硬颗粒, 冲刷管子表面. 3) 预防措施.选用合适煤种, 合理设计省煤器 结构, 杜绝局部烟速过高, 加装均流档板, 在管子表 ① 作者简介: 张琳女1968 年出生

1991 年毕业于沈阳冶金机械专科学校 工程师 河津

043300 ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 面加装防磨盖板.

3 腐蚀失效 3.

1 管外壁高温腐蚀 1) 失效特征.裂纹短而粗, 裂纹中充满腐蚀介 质和产物, 具有腐蚀硫的特征, 裂纹走向为穿晶型. 2) 失效原因. a) 高温腐蚀起源于燃料中含有硫成分, 燃烧后 生成硫氧化物引起管外壁腐蚀减薄, 不能承受管内 压力时发生爆漏. b) 管壁受到轴向的交变应力, 这个应力可能来 自于锅炉启停时热胀冷缩、 炉管振动等. 3) 预防措施.改进交变应力集中区域的部件结 构, 避免运行时的机械振动. 3.

2 管外壁低温腐蚀 一般发生在烟温较低的省煤器和空气预热器, 后者危害最大, 它是由烟气中气态 SO 与水蒸汽化 合生成硫酸液浓缩, 加快管外壁腐蚀是低温段省煤 器腐蚀泄漏原因之一.在低温时 SO 经催化剂作用 转化而增多, 这是与高温腐蚀时 SO 生成的主要区 别, 低温腐蚀会影响锅炉安全及经济出力, 因此要严 加防治. 预防措施. 提高空气预热器冷酸温度, 采用低氧 燃烧, 降低烟气露点, 定期吹灰, 保持受热面洁净, 采 用耐腐蚀材料. 3.

3 氧腐蚀 1) 失效特征.发生在省煤器、 过热器、 给水管的 内壁, 腐蚀呈点状或坑状, 腐蚀区没有过热现象, 可 能有腐蚀疲劳裂纹, 省煤器和给水管主要在运行中 产生, 过热器主要在停炉时产生. 2) 失效原因. a) 管内壁的钝化膜破裂, 在破裂处发生电化学 腐蚀. b) 弯头处的应力集中, 促使点蚀产生. c) 弯头处受到热冲击, 使弯头内壁产生疲劳裂 纹. d) 停炉时管内有积水. 3) 预防措施.加强锅炉管使用前的保护, 保持 水质合格, 严格控制 PH 值和含氧量, 注意停炉保 护.

4 热疲劳失效 这种损坏多发生在金属温度变化幅度大的过渡 处, 如汽包上未加保护套管的给水管孔、 省煤器、 水 冷壁、 下集箱、 减温器等. 1) 失效特征.产生大量裂纹, 但无明显的塑性 变形, 裂纹沿晶内扩展, 在裂纹周围有腐蚀产物, 珠 光体数量减少, 通常伴随有局部的过热而产生球化 现象, 其组织为铁素体加珠光体加粒状碳化物. 2) 失效原因.温度循环变化, 产生较高的交变 压力而造成破坏, 机械约束作用在应力集中处产生 裂纹. 3) 预防措施. a) 改进部件结构以适应热负荷强烈变化. b) 启动时提高进入联箱等壁厚部件的给水温 度. c) 控制减温器的温度. d) 放松机械约束, 使应力集中程度减轻.

5 焊口泄漏 焊缝质量太差, 运行中造成泄漏, 防止措施主要 是加强焊缝质量检查.1994 年铝厂曾因蒸汽导管错 用钢材而爆管, 防止措施主要是加强金属部件管理, 做到钢材在入库前、 使用时进行光谱分析, 防止错用 钢材. 收稿日期 2005- 05-

18 Analysis for Fa illre Reasons, Types, Features of Boier P ipe Zhang L in L i Xinke Abstract A nalyses the m ain failure reasons, types and features of bo iler p ipe, puts fo rw ard the counter p reventive m easures . Key words Bo iler p ipe;

Failure types;

Failure features;

Failure reasons;

P reventive m easures ・

2 2 ・ 山西焦煤科技2005 年第

6 期?1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net