论文部分内容阅读
摘 要：锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃朴中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉是在恶劣环境下工作的特殊设备，若管理不善、操作不当，往往会发生事故轻则停止供热，影响正常的生产、生活。本文重点对锅炉裂纹事故原因进行分析，并提出预防和修复措施。
关键词：锅炉；裂纹事故；设备；预防修复
中图分类号：TK229.1
前 言
锅炉的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃朴的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
1 锅炉事故原因
锅炉是在恶劣环境下工作的特殊设备，锅炉受压元件内部具有较高压力与温度的热水，外侧是炉膛内千度左右的高温火焰。而且还要受到烟气和水中有害杂质的腐蚀及飞灰磨损，如若管理不善、操作不当，往往会发生事故轻则停止供热，影响正常的生产、生活、重则发生爆炸，造成厂房、设备损坏、人员伤亡的嚴重后果。事故原因：造成热水锅炉事故的原因是各方面的，概括起来主要有以下几个方面：（1）设计制造方面。由于锅炉结构设计不合理，材质不符合要求，焊接质量不好，受压元件计算强度不够以及设计与工艺，到实际制造产生的偏差所造成等原因，使锅炉在出厂时就带有产生事故的隐患。（2供热系统设计和施工不合理供热系统的设计或施工不合理，也是造成热水锅炉事故的主要原因之一。例如低温水系统中，膨胀水箱与系统连接失误而造成超压事故；高温水系统定压装置实效而造成锅炉的汽化事故等。（3运行维护管理、运行操作方面锅炉安全附件失灵，水质处理不合格，甚至无水处理设施，以及锅炉操作规程不健全等，是当今世上造成锅炉事故的主要原因，其实所谓的裂纹就是热水锅炉锅内水流工况不好，受热面局部汽化，或锅炉内水的温度分层等原因，使受热面承受交应变应力，产生热疲劳裂纹。
2裂纹产生原因
2.1短时间过热产生裂纹，严重者发生爆管
（1）热水锅炉的汽化造成裂纹，产生裂纹及炉水超温汽化和锅炉局部汽化，汽化事故对热水锅炉的安全运行威胁很大，炉水超温汽化会使锅炉压力迅速上升，锅炉局部汽化往往造成路管内的水击，结垢，严重时造成炉管裂纹，严重时为爆管。（2锅炉局部汽化的原因：1）炉水水质不符合标准，使管壁结垢，影响传热，导致管壁超温过热而爆管；2）补水量大且未经除氧，经较长时间运行造成管壁氧腐蚀，局部减薄严重或形成穿孔；3）管壁飞灰磨损严重，管壁减薄；4）炉管倾角过小，水速过低。5）锅炉负荷过高，炉堂内燃烧不均匀，管外结焦严重，引起裂纹，严重是爆管；6）锅内水循环不良引起过热偏差；网络系统安装设计不合理，促使热水锅炉炉水汽化。裂纹事故实例分析：某单位有一台SZL一1.0/1巧/95-All水炉，其结构为双锅筒纵置锅炉左右两集箱，左右有一排水冷壁管，前有一排前拱管，前下部有3根小巧9下降管和小133下降管，上下锅筒有小57的对流管束，后锅筒与左右集箱分别有小巧9下降管连接.结果锅炉在安装后运行不到4个月，就在对流管束，进烟口处，发生爆管事故。
2.2长期过热疲劳裂纹
某单位有一台DZL2.8一0.7/95/70-AH，热水锅炉，在使用3年后，在锅筒前节距中间环逢100MM，范围内出现了一条长150mm的环向裂纹，但没有鼓包。经现场调查和内外部检验分析，认为这起锅炉裂纹事故是和以下因素有关：（1）与设计的结构有关此裂纹正处于前、后拱交叉处，火焰返回的高温区。（2）此处恰为锅炉排污管的末梢，排污效果不好，造成内则结垢严重，使锅筒导热性能急速变化，不能得到很好的冷却，换热，此时热应力不断增加，锅筒外则过热，过烧、致使筒体产生很大的热疲劳应力。
综上所述，这两台炉都属于有裂纹引起的锅炉事故，但是其产生原因确有根本的不同，一种是由于短期过热，引起的裂纹；一种是长期过热，温度频繁变化，引起的疲劳裂纹，所以对锅炉事故中的裂纹，发生的原因，依据实际具体分析。
3 预防裂纹措施
（1）严格使用设计煤种，特别是焦油含量不能太高；（2）建立锅炉用水水处理措施，应补进水质达标的新水，以防有腐蚀和结垢而引起锅炉受压部件损；（3）严格按使用说明书中的排污过程进行排污；（4）热水锅炉的设计应尽量选择合适的炉内各循环回路的水流速度，既能保证各受热面得到可靠的冷却，又能保证受热面不发生汽化，防止受压部件过热腐蚀；（5）注意及时打焦青灰。
4 修复裂纹措施
以某锅炉出现裂纹为例，修复措施：（1）清理干净管板端部和外圆表面。（2） 进行全面的表面渗透检查，查出全部的裂纹情况。（3）用碳弧气刨、角向磨光机和电动铣头等工具清除缺陷，直至渗透检查无裂纹为止。（4） 采用手工电弧焊焊接方法： 将标记好的有裂纹的管板、列管经着色确定位置及形状尺寸，打磨破口与管板成45；对出现内漏换热管，采取用锥堵堵死后焊接，堵头材质为00Cr1Ni14Mo2。（5焊接材料：15CrMoⅢ（R307型，Ф4.0mm，Ф3.2 mm） 和不锈钢部分（A132型，A302 型，Ф3.2mm）。（7）焊前准备工作：①采用角向磨光机或电动铣头将需要焊接的部分以及焊缝两侧 30mm 范围打磨出金属光泽；②用丙酮清洗焊接部位，去除污； ③采用氧、乙炔火焰对焊接部位两侧100 mm范围加热至150 ℃左右，使内外壁温度均匀。（8）焊接：①在试块上进行电流、电压的参数调试，直至达到要求的数值； ②引弧必须在焊接处进行，不得在工件上随意引弧、打火，收弧处应填满，以保证质量； ③多道焊时，每道之间应交错50% 左右，每焊好一道后立即进行锤击消除应力，但是第 1 层和盖面层不得进行锤击； 每层焊接完成后，应将熔渣清除干净，不得进入下一层； ④每一焊接处必须一次完成，中间不得中断； ⑤焊接完成至金属冷却后，进行外观清理，去除熔渣、焊瘤和飞溅，可适当进行打磨以达到要求。9） 无损检验：对所有15CrMoⅢ焊接部位进行 100070 磁粉检查，应符合JB/T4730—2005中Ⅰ级指标； 不锈钢部分进行 100% 渗透检查，应符合 JB/T 4730—2005 中 I 级指标。（10）焊后热处理： 对15CrMoⅢ管板的焊接部
位，为消除焊接残余应力，应进行焊后局部热处理。方法：采用电加热板将工件加热，升温速率200 ℃/h，加热至（ 680 ±20）℃后，保温3h，然后用石棉包裹冷却至常温，降温速率≤120℃/h。（11） 再次无损检验： 按上述无损检验方法再次进行无损检验，无裂纹为合格。热锅炉修复后，系统运行稳定。
参考文献：
1. 刘庆龙. 废热锅炉故障原因分析[J]. 石油化工设备. 2010（S1）
关键词：锅炉；裂纹事故；设备；预防修复
中图分类号：TK229.1
前 言
锅炉的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃朴的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
1 锅炉事故原因
锅炉是在恶劣环境下工作的特殊设备，锅炉受压元件内部具有较高压力与温度的热水，外侧是炉膛内千度左右的高温火焰。而且还要受到烟气和水中有害杂质的腐蚀及飞灰磨损，如若管理不善、操作不当，往往会发生事故轻则停止供热，影响正常的生产、生活、重则发生爆炸，造成厂房、设备损坏、人员伤亡的嚴重后果。事故原因：造成热水锅炉事故的原因是各方面的，概括起来主要有以下几个方面：（1）设计制造方面。由于锅炉结构设计不合理，材质不符合要求，焊接质量不好，受压元件计算强度不够以及设计与工艺，到实际制造产生的偏差所造成等原因，使锅炉在出厂时就带有产生事故的隐患。（2供热系统设计和施工不合理供热系统的设计或施工不合理，也是造成热水锅炉事故的主要原因之一。例如低温水系统中，膨胀水箱与系统连接失误而造成超压事故；高温水系统定压装置实效而造成锅炉的汽化事故等。（3运行维护管理、运行操作方面锅炉安全附件失灵，水质处理不合格，甚至无水处理设施，以及锅炉操作规程不健全等，是当今世上造成锅炉事故的主要原因，其实所谓的裂纹就是热水锅炉锅内水流工况不好，受热面局部汽化，或锅炉内水的温度分层等原因，使受热面承受交应变应力，产生热疲劳裂纹。
2裂纹产生原因
2.1短时间过热产生裂纹，严重者发生爆管
（1）热水锅炉的汽化造成裂纹，产生裂纹及炉水超温汽化和锅炉局部汽化，汽化事故对热水锅炉的安全运行威胁很大，炉水超温汽化会使锅炉压力迅速上升，锅炉局部汽化往往造成路管内的水击，结垢，严重时造成炉管裂纹，严重时为爆管。（2锅炉局部汽化的原因：1）炉水水质不符合标准，使管壁结垢，影响传热，导致管壁超温过热而爆管；2）补水量大且未经除氧，经较长时间运行造成管壁氧腐蚀，局部减薄严重或形成穿孔；3）管壁飞灰磨损严重，管壁减薄；4）炉管倾角过小，水速过低。5）锅炉负荷过高，炉堂内燃烧不均匀，管外结焦严重，引起裂纹，严重是爆管；6）锅内水循环不良引起过热偏差；网络系统安装设计不合理，促使热水锅炉炉水汽化。裂纹事故实例分析：某单位有一台SZL一1.0/1巧/95-All水炉，其结构为双锅筒纵置锅炉左右两集箱，左右有一排水冷壁管，前有一排前拱管，前下部有3根小巧9下降管和小133下降管，上下锅筒有小57的对流管束，后锅筒与左右集箱分别有小巧9下降管连接.结果锅炉在安装后运行不到4个月，就在对流管束，进烟口处，发生爆管事故。
2.2长期过热疲劳裂纹
某单位有一台DZL2.8一0.7/95/70-AH，热水锅炉，在使用3年后，在锅筒前节距中间环逢100MM，范围内出现了一条长150mm的环向裂纹，但没有鼓包。经现场调查和内外部检验分析，认为这起锅炉裂纹事故是和以下因素有关：（1）与设计的结构有关此裂纹正处于前、后拱交叉处，火焰返回的高温区。（2）此处恰为锅炉排污管的末梢，排污效果不好，造成内则结垢严重，使锅筒导热性能急速变化，不能得到很好的冷却，换热，此时热应力不断增加，锅筒外则过热，过烧、致使筒体产生很大的热疲劳应力。
综上所述，这两台炉都属于有裂纹引起的锅炉事故，但是其产生原因确有根本的不同，一种是由于短期过热，引起的裂纹；一种是长期过热，温度频繁变化，引起的疲劳裂纹，所以对锅炉事故中的裂纹，发生的原因，依据实际具体分析。
3 预防裂纹措施
（1）严格使用设计煤种，特别是焦油含量不能太高；（2）建立锅炉用水水处理措施，应补进水质达标的新水，以防有腐蚀和结垢而引起锅炉受压部件损；（3）严格按使用说明书中的排污过程进行排污；（4）热水锅炉的设计应尽量选择合适的炉内各循环回路的水流速度，既能保证各受热面得到可靠的冷却，又能保证受热面不发生汽化，防止受压部件过热腐蚀；（5）注意及时打焦青灰。
4 修复裂纹措施
以某锅炉出现裂纹为例，修复措施：（1）清理干净管板端部和外圆表面。（2） 进行全面的表面渗透检查，查出全部的裂纹情况。（3）用碳弧气刨、角向磨光机和电动铣头等工具清除缺陷，直至渗透检查无裂纹为止。（4） 采用手工电弧焊焊接方法： 将标记好的有裂纹的管板、列管经着色确定位置及形状尺寸，打磨破口与管板成45；对出现内漏换热管，采取用锥堵堵死后焊接，堵头材质为00Cr1Ni14Mo2。（5焊接材料：15CrMoⅢ（R307型，Ф4.0mm，Ф3.2 mm） 和不锈钢部分（A132型，A302 型，Ф3.2mm）。（7）焊前准备工作：①采用角向磨光机或电动铣头将需要焊接的部分以及焊缝两侧 30mm 范围打磨出金属光泽；②用丙酮清洗焊接部位，去除污； ③采用氧、乙炔火焰对焊接部位两侧100 mm范围加热至150 ℃左右，使内外壁温度均匀。（8）焊接：①在试块上进行电流、电压的参数调试，直至达到要求的数值； ②引弧必须在焊接处进行，不得在工件上随意引弧、打火，收弧处应填满，以保证质量； ③多道焊时，每道之间应交错50% 左右，每焊好一道后立即进行锤击消除应力，但是第 1 层和盖面层不得进行锤击； 每层焊接完成后，应将熔渣清除干净，不得进入下一层； ④每一焊接处必须一次完成，中间不得中断； ⑤焊接完成至金属冷却后，进行外观清理，去除熔渣、焊瘤和飞溅，可适当进行打磨以达到要求。9） 无损检验：对所有15CrMoⅢ焊接部位进行 100070 磁粉检查，应符合JB/T4730—2005中Ⅰ级指标； 不锈钢部分进行 100% 渗透检查，应符合 JB/T 4730—2005 中 I 级指标。（10）焊后热处理： 对15CrMoⅢ管板的焊接部
位，为消除焊接残余应力，应进行焊后局部热处理。方法：采用电加热板将工件加热，升温速率200 ℃/h，加热至（ 680 ±20）℃后，保温3h，然后用石棉包裹冷却至常温，降温速率≤120℃/h。（11） 再次无损检验： 按上述无损检验方法再次进行无损检验，无裂纹为合格。热锅炉修复后，系统运行稳定。
参考文献：
1. 刘庆龙. 废热锅炉故障原因分析[J]. 石油化工设备. 2010（S1）