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浅析锅炉爆管的形成原因及预防措施.doc

1、浅析锅炉爆管的形成原因及预防措施摘要:锅炉运行过程中发生的爆管原因非常多。其中有水质控制不严,造成管内结垢,引起钢材过热而爆破;有的由于司炉工操作失误,超温超压,超过钢材的强度,而引起的爆破;造成锅炉汽水循环的破坏,而引起的爆破等。不管是何种原因引起的锅炉钢管爆破,锅炉钢材金属内部的组织均发生了很大变化。本文就这个方面进行论述,从中找出解决和预防的措施。 关键词:锅炉爆管 高温 原因 分析 一、引言 锅炉的安全是直接影响人们和企业的重要因素。锅炉压力容器质量能不能有保障关系到工作安全问题,当锅炉运行过程中,由于水质标准、水循环、机械损伤、生火速度、吹灰、管材质量、给水温度、给水导管位置等原因导

2、致炉管、过热器、省煤器管、空气预热器管爆破的发生,出现安全生产事故。本文主要以锅炉爆管事故当中存在的问题进行分析和探讨。 二、锅炉使用金属材质的分析 任何金属在长期高温条件下工作,不但会发生蠕变、断裂和应力松驰等形变过程,而且还会发生一些组织和性能的变化和其他损坏。这一点和室温下使用的钢材不同。在室温条件下,钢的组织和性能较稳定,不随时间而改变。金属(主要指的是钢)在高温下长期运行中发生的组织变化主要有。 (一) 、珠光体的球化和碳化物聚集 珠光体球化会使钢的蠕变极限和持久强度下降。珠光体球化对钢材的高温机械性能影响是很大的,它会加快金属在高温下蠕变速度,加快钢材的破坏。 (二) 、金属的石墨

3、化 渗碳体是一个不稳定的化合物,它在适当的条件下会发生分解而形成奥氏体和石墨或铁素体和石墨。在正常的室温下,这一过程实际上是不进行的,但它随着温度的升高而急剧加速。石墨化将大大降低机械性能。石墨在基础组织中可以认为是孔洞和裂缝,所以大大削弱钢材的机械性能,使钢材的强度极限,工作韧性大大下降,从而使钢材脆性增加。(三) 、高温造成合金元素的重新分配 由于锅炉上的钢材在长期高温条件下,除了会发生珠光体球化和石墨化现象外,还会发生合金元素从固溶体中逐渐向炭化物扩散,使炭化物中的合金元素逐渐增多,引起合金元素的重新分配。合金元素的重新分配,会使钢材的高温机械性能发生变化,从而使该材料在该温度下强度极限

4、降低约一半。 三、锅炉爆管的原因分析 (一) 、管路长期过热爆管 是金属长时间在应力和超过其额定温度条件下导致的管子爆破,其超过的温度水平一般在钢的临界点 Ac1 以下。所以,长期过热爆管是一个缓慢的过程,长期地由于蠕变变形而使管子爆破。 1、破口的宏观分析 破口并不大,断面粗糙而不平整,破口边缘呈钝边,并不锋利,破口附近有许多平行于破口的管子轴向裂纹,由于在长期高温下运行,所以在破口外表面上出现一层较厚的氧化皮,这些氧化皮很脆,容易剥落。管子在长期过热爆破前,由于过热,温度提高,加快了蠕变速度,又加上受到内压切向应力作用,使管子胀粗,管径增大,管壁减薄,当超过一定极限时,管子发生爆破。 2、

5、长期过热爆管的微观特征 长期过势爆管它的温度应在材料的再结晶温度以上(因为在此温度以上钢材才能产生蠕变) 。管子胀的越粗,强度下降越大。 (二) 、管路短期过热爆管 短期过势爆管,是金属在短时间内,由于温度升高,管子金属在高温下被内部介质的压力作用而很快爆破,这种爆破往往是一个突发过程,所以在爆破口的变形量、形状及内部组织上也有所不同。这种破口张开很大,呈喇叭状,破口边缘锐利,减薄较多,断裂面较为光滑,呈撕裂状,破口附近管子胀粗较大,对水冷壁管而言,由于汽水混合物急速冲击,内壁显得十分光洁,外壁一般呈蓝黑色。破口附近没有众多的平行于破口的轴向裂纹。短期过热爆管主要分为:短期直接过热爆管、管下腐

6、蚀鼓包而引起的爆管和瞬时过热爆管三种。 1、短期直接过热爆管 管子破口极大,呈不规则的菱形,边缘极其锐利,管径相对变形很大,并且在离破口较远处管径也有不同程度的变形。金相组织:珠光体已有一定程度的球化,但其球状渗炭体并未脱离出原珠光体区域,铁素体晶粒严重地沿爆管方向拉长。 2、管路垢下腐蚀而引起的鼓包变形爆管 这种爆破,是由于管内结垢,导热性差,造成钢材的局部过热,而产生爆破,所以破口较小,破口边缘也锐利、光滑。 (三) 、瞬时过热爆管 锅炉水冷壁管,直接受炉膛内火焰的高温辐射,因此运行不正常时,为管子堵塞,水循环不良,严重缺水等,管子的局部地区过热温度很高,而造成水冷壁管的瞬时爆破。它的特征

7、是:破口呈喇叭状,破口边缘锋利,破口处管壁减薄很多,有的破口边缘厚度仅为 0.2mm,靠近破口处管壁是突然减薄,为韧性断口。 四、锅炉爆管的预防措施 (一) 、加大检修管理力度,制定实施防磨计划 施工人员要充分利用大、小修对受热面管道进行宏观检查,坚持“逢停必检”原则,掌握金属长期运行中的性能规律,发现和消除金属事故的隐患。对高温腐蚀、磨损、胀粗、鼓包、应力集中等情况加强检查,发现问题及时彻底地处理。加强金属监督和化学分析,对热负荷较集中部分采取割管检查和化学分析,对易结焦、易磨损、吹灰器易吹薄的部位进行侧厚检查,对过热器、再热器等易超温的部位进行金相分析。加强受热面附件的检查,如防磨瓦、管排

8、卡子和护体铁,整理管排严防形成烟汽走廊。对检修焊口做好无损探伤检验,把好焊接质量控制关。 (二) 、加强对烟气侧的调节 改变过热器的对流吸热量,通常靠改变经过过热器的烟气量和烟气温度来实现。燃烧工况的改变对汽温有一定影响,因此,在锅炉运行中,应根据实际情况,改变喷燃器的倾角和上、下排喷燃器的运行方式,从而改变火焰中心的位置和炉膛出口烟温,并通过调节风量挡板,使流经过热器的烟气量发生变化而达到调节汽温的目的。应注意的是,喷燃器的运行方式和风量的调节,首先应满足燃烧的要求,这有利于设备的安全和提高锅炉效率,因此烟气侧调整只能作为辅助手段。此外,当负荷过低时,不能用上倾火焰中心高度来增加汽温,以防止

9、锅炉灭火或煤粉在烟道内再燃烧而发生事故。 (三) 、控制锅炉的汽温变化 1、调节燃煤量 当锅炉负荷有较大变动,需启、停 1 套制粉系统时,投入的喷燃器应均衡。当炉负荷变动不大时,可通过调节运行着的制粉系统出力来解决。 2、调节燃烧风量 当外界负荷变化时,应对风量作相应的调整。实际运行中,随着过量空气系数的增加,利于完全燃烧。但是过量空气的增加要适当,同时烟气流速加大,造成送、引风机的耗电量增加,经济性降低,加剧低温段的磨损,因此要严格监视氧量的变化。 (四) 、加强运行管理和炉水监督 运行人员要认真操作,按规程升降负荷。日常密切监视受热面报警情况,严防受热面管道超温,加强对管壁温度的监视,减少

10、管壁超温。燃料专业要加强入炉煤快速分析预报工作,为运行人员精心操作、勤调整提供依据,便于运行人员及时调整一、二次风,合理调整风粉量和过剩空气量,使煤粉在炉内充分燃烧。保证磨煤机在最佳状态运行,严格控制煤粉细度减少设备磨损。认真进行燃烧调整,控制火焰中心不倾斜,严格控制各部件的参数,严禁超限运行,加强受热面吹灰,防止局部结焦超温。加强炉水监督,保证品质合格等。 五、结束语 加强锅炉的爆管发生是一项重要且综合工程,应从运行、检修、技术改进等方面加强监督、管理和检查、综合考虑。运行人员根据煤质变化及时调整燃烧,控制合理风速,控制管壁超温、加强设备运行监督和化学监督。检修人员提高检修质量和金属监督力度。尽可能地扩大检查范围,发现问题并及时处理,大大地减少了锅炉非停,保证锅炉的安全稳定运行。 参考文献: 1开颜.世界最大燃煤注汽锅炉试注成功J.石油工业技术监督,2008(04).

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