鍋爐煙火管滲漏的原因分析

1、北京滬泰通達鍋爐技術(shù)服務(wù)有限公司2010.1.21以精立業(yè)/以質(zhì)取勝編號：HTTD071 羅馬嘉園燃氣熱水鍋爐煙火管及管板裂紋出現(xiàn)大量滲漏的原因分析及改進意見 一、鍋爐基本情況：使用單位：北京華遠意通供熱科技發(fā)展有限公司鍋爐內(nèi)部編號：3#鍋爐生產(chǎn)廠家：天津?qū)毘慑仩t制造有限公司鍋爐主要材質(zhì)：鍋爐管板為20G材料，厚度為16mm，煙管規(guī)格GB30871999 573.5；鍋爐煙管為全焊接結(jié)構(gòu)。二、故障描述：3#燃氣熱水鍋爐于2010年12月份日常運行中發(fā)現(xiàn)鍋爐后部大量漏水致使該鍋爐無法正常運行；經(jīng)過專業(yè)人員現(xiàn)場仔細勘查發(fā)現(xiàn)故障：1、 后管板二回程數(shù)十根煙管管口開裂并過熱碳化腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致大量漏水；

2、煙管裂紋由焊縫向管板延伸，管板鋼刷打磨后出現(xiàn)肉眼可見裂紋；下圖： 管板大面積可見大量堆積焊縫；下圖： 二回程管板右側(cè) 下圖：二回程后管板上部 下圖：后管板二回程煙火管上部有多根煙管曾經(jīng)補焊 下圖：因煙管管端腐蝕嚴(yán)重已經(jīng)無法實施補焊 下圖：2、波紋爐膽上部出現(xiàn)過熱、碳化、鼓包變形現(xiàn)象；見下圖：見下圖：見下圖：見下圖：見下圖：見下圖：見下圖：3、 爐拱塌陷、出現(xiàn)裂縫；4、鍋爐內(nèi)部積垢情況：5、鍋爐內(nèi)部雜物太多，極易對鍋爐造成損壞四、損壞（故障）原因分析（1） 內(nèi)部積垢，過熱變形。 在鍋筒內(nèi)部發(fā)現(xiàn)大量積垢，垢皮在鍋筒內(nèi)大量堆積，導(dǎo)致水循環(huán)不暢。由于結(jié)了水垢或積灰，導(dǎo)致熱量傳不到水中，鋼板及鋼管便產(chǎn)生

3、較長時間的過熱蠕變。一般低碳鋼在315以上就達到屈服點，450以上就開始蠕變。鍋爐煙火管、鍋筒壁、后管板水垢明顯，后管板及鍋筒內(nèi)的水垢厚度達3-4mm左右，黑褐色，呈貝殼狀，經(jīng)化驗分析，其主要成分為氧化鐵垢、硅酸鹽垢及混合水垢；鍋水水質(zhì)長期不合格及結(jié)垢嚴(yán)重，會縮短鍋爐的使用壽命，危及鍋爐的使用安全，造成金屬過熱及金屬表面保護膜破壞，形成垢下的汽水腐蝕；（2） 溫差大，金屬韌性下降。 疲勞二回程區(qū)域煙溫較高，再加上鍋爐為燃氣熱水鍋爐，尤其是剛進入冬季時天氣不是很冷、對暖氣用量不大、鍋爐使用率不高，滿負荷運行約5-6小時， 由于24小時生產(chǎn)中頻繁啟動和停爐，使?fàn)t溫時高時低，煙室管板與煙管連接處，長

4、期處于冷卻、過熱的惡性循環(huán)過程中，金屬材料頻繁膨脹、收縮而產(chǎn)生疲勞，應(yīng)力下降反映，煙管裂紋產(chǎn)生后延伸至管板；（3） 腐蝕嚴(yán)重，金屬強度降低。 由于小負荷輸出，采用低溫供水的運行方式，造成排煙溫度較低，受熱面壁溫受鍋水溫度低的影響，造成受熱面壁溫比煙氣漏點溫度低，產(chǎn)生大量冷凝水，使尾部受熱面表面及煙管管端產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕；（4） 結(jié)構(gòu)不合理，超負荷運行。 鍋爐的結(jié)構(gòu)型式超負荷能力差。該鍋爐為臥式燃氣熱水水火管鍋爐，受熱面布置緊湊，幾何尺寸較短，燃料在燃燒后經(jīng)過較短的爐膛進入燃盡室后，馬上轉(zhuǎn)入第二回程煙管，爐膛輻射受熱面積小，進入煙管前煙氣溫度高，鍋爐整體超負荷能力較差；且該鍋爐本體為三回程煙管結(jié)構(gòu)

5、，結(jié)構(gòu)緊湊，進水口布置在鍋筒前端，距回燃室前管板3600mm，且垂直直通給水，天然氣在爐膽中的燃燒溫度約1400左右，當(dāng)煙氣進入回燃室時，煙氣溫度仍有1300左右，由于給水管布置在鍋筒前部，鍋爐給水不能直接引入到該高溫區(qū)域，在回燃室管板與第二回程煙管連接處形成水循環(huán)死滯區(qū)，長期處于過熱狀態(tài)，導(dǎo)致金屬材料機械性能下降。（5） 煙管管端部份煙管伸出長度超標(biāo)。 根據(jù)勞鍋字1997第74號熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程鍋殼鍋爐受壓元件強度計算及有關(guān)鍋爐制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，當(dāng)管板與600以上的煙氣接觸時，其煙管端口伸出焊縫的長度不應(yīng)超過1.5mm，焊縫的外觀成形良好及焊腳高度尺寸要求達到一定的標(biāo)準(zhǔn)，且應(yīng)采取措

6、施消除煙管外壁與管孔的間隙。在鍋爐制造廠，一般是采用先脹接，消除管子與管子間隙后進行施焊，這種方法減少了小管端焊接產(chǎn)生的應(yīng)力和管子外壁與管孔的間隙。該鍋爐圖樣顯示，鍋爐煙管與管板連接為全焊接方式，焊縫要求為管壁厚度加3.5 mm，煙管超出焊縫高度最大不得超過1.5mm。經(jīng)實際測量發(fā)現(xiàn)，該鍋爐部份煙管端伸出焊縫長達34mm，已遠遠超出標(biāo)準(zhǔn)要求，且部份煙管管端不平整。(6) 煙管預(yù)脹沒有達到預(yù)期目的。 高溫區(qū)煙管在焊接前。要求進行預(yù)脹以消除間隙。根據(jù)制造廠資料，該鍋爐煙管有相關(guān)的預(yù)脹工藝記錄。但根據(jù)現(xiàn)場情況看，部份煙管預(yù)脹沒有達到預(yù)期目的，煙管壁與管板間存在間隙。由于入口煙溫、煙速都很高，該處的熱

7、強度高，鍋水高度濃縮，特別是管子與管孔間隙內(nèi)更為嚴(yán)重，管孔的間隙處出現(xiàn)高濃度的NaOH溶液，加上交變的溫差應(yīng)力，因而在管端及管孔的局部地方產(chǎn)生苛性脆化現(xiàn)象，隨著時間的推移，苛性脆化引起裂紋擴張，造成端口開裂。出現(xiàn)泄漏。(5) 綜合原因分析。鍋爐超負荷運行、鍋爐水質(zhì)處理不當(dāng)，都導(dǎo)致該區(qū)域煙管及管板換熱不理想，在實際運行中造成金屬過熱。再加上煙管超長，管端在高流速情況下，從煙氣得到的熱量不能有效地傳給鍋內(nèi)介質(zhì)，以及管端不平造成的溫差應(yīng)力，鍋爐內(nèi)水在管板與管孔之間蒸發(fā)造成的應(yīng)力及高濃度的鍋爐水，一系列原因造成了高溫區(qū)煙管管端的開裂。5、 修復(fù)建議1、 根據(jù)勞鍋字（1997）74號熱水鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程第五章第七節(jié)的規(guī)定：焊后熱處理的原件，補焊后應(yīng)作焊后熱處理。同一位置上的返修不得超過三次。鑒于二回程后管板已經(jīng)多次施焊，并且沒有經(jīng)過熱處理，焊接工藝不詳也不規(guī)范，且管板多處出現(xiàn)不同長度，規(guī)則不一的裂縫，為了保證修理質(zhì)量，建議更換二回程后管板。2、 鍋爐二回程煙管管端腐蝕、碳化嚴(yán)重，失去應(yīng)有的機械性能，已經(jīng)無法修復(fù)，且數(shù)量較多，建議更換全部二回程煙火管119根。3、 鍋筒鼓包部位鑒于波紋爐膽，挖補難度非常大，根據(jù)現(xiàn)狀分析，可暫時不做挖補，但必須要進行必要修理，如：復(fù)位、消除積垢等，而且必須監(jiān)視運行。4、 在對鍋爐進行必要的修理后，