锅炉水冷壁管表面裂纹原因分析及处理

刘欢欢廖霞

广西壮族自治区特种设备检验研究院梧州分院广西梧州543000

摘要:水冷壁管是影响循环流化床锅炉运行的重要因素之一。水冷壁管的开裂,都会阻碍循环流化床锅炉的正常运行。因此，本文通过对一起燃煤热水锅炉水冷壁管开裂原因分析,提出了相关处理措施。对提高锅炉的运行周期有一定的现实意义。

关键词:热水锅炉；锅炉水冷壁管；开裂；分析及预防

0引言

水冷壁是工业锅炉的重要受热部件之一,由于设计、制造、安装、使用等方面的原因,运行中,经常出现腐蚀、渗漏、裂纹、烧坏等事故。这不仅给国家和企业造成经济损失,且严重威胁着人民群众生命财产的安全,已引起了各级党政部门的高度重视。所以锅炉水冷壁安全运行是不能忽视的一项重要工作，而掌握水冷壁管开裂原因及预防是极其必要的。

1试验材料与方法

某燃煤热水锅炉例行内部检验时发现的已开裂水冷壁管，该锅炉型号为DZL2.8－0.69/95/70－AⅡ，制造安装于2001年5月，同年11月起投入使用，其已开裂水冷壁管所采用的材料牌号为20G。依据相关国标，从材料为20G的水冷壁管开裂处制取化学分析试样并进行成分分析。选用CanonEOS600D型数码相机对水冷壁管开裂处进行宏观形貌观察，并配合TT130型测厚仪对裂纹边缘与正常管体处进行厚度测量；分别选用Olympus－DSX500i型光学数码显微镜、TH608型数显布氏硬度计对正常管子与裂纹处的显微组织进行观察并检测硬度；另外采用EDTA络合滴定法与pHSJ－5型试验室pH计对原水及锅炉用水的水质进行分析。

2实验结果与分析

2.1化学成分分析

对20G水冷壁管裂纹处成分进行分析，结果见表1。可知，除元素C含量小于标准规定的下限外，其余元素均符合标准要求。

表1试验20G水冷壁管裂纹处化学成分(质量分数，%)

2.2宏观形貌

图1所示为该锅炉炉膛内局部水冷壁管的宏观形貌及水垢情况。由图1(a)可见其外表面已有异状，表现为过热现象，另外，锤击时管体声音发闷，并无锤击金属时的反弹现象，且有薄片状物质脱落；由图1(b)即管体裂纹内表面可知，该纵向裂纹长度达35.00mm；由图1(c)可清楚看到割管后，管道内部水垢较厚已达2.0mm，局部厚度甚至超过15mm，覆盖面达80%。

(a)管体正常区域；(b)管体裂纹处

图2水冷壁管显微组织照片

2.4室温机械性能检测

为了解管体裂纹处与正常管体的室温机械性能差异，分别于每处选取5个测点取平均值，对其进行布氏硬度检测，结果见图3。由图3可知，正常管体处硬度基本符合要求，而裂纹处硬度仅为105，比正常部位降低了30.46%。而根据经验式σb=kHB可知，材料的布氏硬度与抗拉强度之间呈正比关系，故，在材料同为20G的前提下，裂纹处强度远远弱于正常管体处，可见20G管开裂处性能劣化现象显著。

3原因分析与建议

20G管在服役期间，允许金属壁温不超过450℃，而该锅炉正常运行情况下，金属壁温低于280℃，当受热面无垢时，金属受热后可快速将热量传递给水，二者温差约30℃，可见20G管可满足要求。

经了解情况，在该地区采暖期间，因管网故障，为维持锅炉正常运行，单位并未严格执行国家标准要求，向锅炉内补给了水质严重超标的原水，致使水垢结生较快。水垢是热的不良导体，当工作压力为1MPa时，锅炉受热面结生水垢每增厚1mm，金属壁与水间温差约200℃。由图1(c)知，此时，该水冷壁管温度已超500℃，远远超过了它的允许温度上限，也就是说，它在开裂前属于超温运行。因此，在压力作用下，其显微组织已明显球化，表现为过热现象，且硬度等室温机械性能大幅下降，终使炉门附近的水冷壁管开裂。

针对此问题，提出以下预防措施与建议:

(1)在采暖期到来前，提前对锅炉管网进行检查、试压、整修，发现问题及早处理，以免给锅炉的运行带来安全隐患；

(2)在锅炉运行时，加强巡视检查，发现异常问题时，要及时停炉，判明锅炉故障原因并采取正确的处置方法，以防事态扩大；

(3)完善锅炉的应急处置预案并开展有针对性的应急演练工作；

(4)锅炉水质出现异常情况时，要严格执行国家标准，及时采取锅内水处理方法，杜绝水质超标现象的发生；

(5)锅炉受压元件开裂后，要及时查清原因，并组织专业力量进行修复，确保锅炉的安全运行。

4结束语

综上所述，在锅炉运行事故中，水冷壁管开裂较为常见，因此，需要相关人员给予高度重视。同时，相关工作人员在进行处理的时候，需要加强防磨、防裂处理，还要对水冷壁管焊接等工序进行科学控制，并选择多方面策略预防事故的发生，进而才能有效的防范燃煤热水锅炉水冷壁管开裂事故的发生。

参考文献：

[1]张尧,苏德林,李光耀,李坎.一起蒸发器爆管事故的原因分析及预防措施[J].发电设备.2017(03)

[2]丁兆清,郭赞扬.锅炉水冷壁管爆裂的分析[J].江西冶金.2015(04)