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锅炉四管爆漏原因分析和预防措施(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2011/2/23 10:44:06   

  所属频道:  火力发电    关键词:  锅炉 原因分析 锅炉"四管"爆漏

3.过热

过热器和再热器是锅炉承压受热面中工质温度和金属温度最高的部件,而汽侧换热效果又相对较差,所以过热现象多出现在这两个受热面中。受热面过热后,管材金属温度超过允许使用的极限温度,发生内部组织变化,降低了许用应力,管子在内压力下产生塑性变形,使用寿命明显减少,最后导致超温爆破。因此,超温导致过热,使设备安全系数降低,应严格控制蒸汽温度的上限。过热分长期过热和短期过热,长期过热是指管壁温度长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度,超温幅度不大但时间较长,锅炉管子发生碳化物球化,管壁氧化减薄,持久强度下降,蠕变速度加快,使管径均匀胀粗,最后在管子的最薄弱部位导致脆裂的爆管现象。长期超温爆管主要发生在高温过热器的外圈和高温再热器的向火面。低温过热器、低温再热器的向火面均可能发生长期超温爆管。长期过热爆管的破口形貌,具有蠕变断裂的一般特性,管子破口呈脆性断口特征,爆口粗糙,边缘为不平整的钝边,爆口处管壁厚度减薄不多。短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时,材料强度明显下降,在内压力作用下,发生胀粗和爆管现象。短期过热常发生在过热器的向火面直接和火焰接触及直接受辐射热的受热面管子上。

爆口塑性变形大,管径有明显胀粗,管壁减薄呈刀刃状;一般情况下爆口较大呈喇叭状;爆口呈典型的薄唇形爆破;爆口的微观为韧窝(断口由许多凹坑构成);爆口周围管子材料的硬度显着升高;爆口周围内、外壁氧化皮的厚度,取决于短时超温爆管前长时超温的程度,长时超温程度越严重,氧化皮越厚。如果存在炉膛高度设计偏低,火焰中心偏后、受热面偏大、受热面选材裕度不够或错用材料、动力工况差、蒸汽质量流速偏低和受热面结构不合理等因素,都会造成受热面超温或存在较大的热偏差及局部超温;在制造、安装和检修中,如果出现管内异物堵塞而造成工质流动不畅、断路、短路等情况,会导致受热面的超温;运行中如果出现燃烧控制不当、火焰后移、炉膛出口烟温高或炉内热负荷偏差大,燃烧不完全引起烟道二次燃烧,减温水投停不当、管内结垢等情况,也会造成受热面过热。加强运行调整和监视,控制管壁超温是预防过热的主要措施。下电#2炉2005年锅炉更换过热器管后在机组启动后发生爆管非停,后检查发现管内堵塞异物导致管道过热爆破。

4.焊接质量和拉裂

锅炉本体是由受热面焊接组装起来的,每个受热面的每一根管子都有多个焊口,一台大型锅炉整个受热面焊口数量多的达几万个。而受热面又是承受高温高压的设备,焊接缺陷主要有裂纹、未焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔等,这些缺陷存在于受热面金属基体中,使基体被割裂,产生应力集中现象。在介质内压作用下微裂纹的尖端、未焊透、未熔合、咬边、夹渣、气孔等缺陷处的高应力逐渐使基杆开裂并发展成宏观裂纹,最终贯穿受热面管壁导致爆漏事故。焊接缺陷的产生原因很多,它与结构应力、坡口形式、母材、焊接材料、焊接参数、热处理工艺和焊工技术水平等有关。保证焊接质量必须加强焊工管理及焊接工艺质量的检验评定。对锅炉压力容器焊接的焊工,应经考试合格持证施焊,实际施焊位置、管种、尺寸应和合格证所规定准许施焊项目相一致;要特别注意合金钢、异种钢的焊接,注重焊接准备、焊接、热处理、焊后检验各个环节;加强金属监督,防止错用钢材及焊接材料,特别是对有关焊口要全面进行金属检验合格。

所谓"拉裂"是指在锅炉经过多次起停后在管子-管子、管子-密封件、管子-刚性梁连接等部件之间由于热膨冷缩不同步,位移不同步,又无足够的补偿能力的情况下管子产生的裂纹漏泄。这些部位炉外有保温层,炉内往往又是管排密集,人员难以预先检查发现,也很难装设监测设备。避免管子和-管子如过热器管排夹持管、定位管、屏间屏内焊接管等在设计上应考虑加装"过渡板",避免管子与管子直接接触;管屏炉外部分,管子之间不必焊接,使管子有一定的补偿能力,"过渡板"与管子间的连接焊缝,应不等强,即焊接高度应略低于管子壁厚。管子一密封件处的拉裂主要发生在过热器、再热器的穿墙管处,水冷壁、包墙管与鳍片连接末端等。这个问题主要应在设计阶段和安装期间解决,要把锅炉的支吊装置,锅炉膨胀死点、膨胀方向、膨胀量考虑清楚,要有自我补偿能力。补偿节是否适当,预留膨胀间隙及方向是否正确,穿墙后的炉外管段应有弯曲弧度,使之具有足够的自我补偿能力。如果发现炉顶过热器管塌落或严重变形,应进行处理,恢复其支吊装置,密封装置。管子一刚性梁之间的拉裂,在现代大型锅炉的炉膛及尾部都装有刚性梁,刚性梁通过过渡部件与管子连接,刚性梁是锅炉的重要部件,它确保锅炉整体形状及刚性,在锅炉内爆或外爆时,保护锅炉不受损伤。所以必须搞清楚锅炉各个部位的刚性梁及锅炉膨胀系统的设计构想,管子与刚性梁之间的膨胀"死点"及膨胀方向。管子与刚性梁之间的连接件应完好,不应有开裂,严重变形及卡阻现象;刚性架内侧与管子之间的空隙要充填隔热材料,以防刚性梁内侧受热产生弯曲变形,产生附加应力。"拉裂"引起的漏泄所占比例较大,应认真检查减少"拉裂"漏泄,预防拉裂主要是消除应力集中现象。张热#2炉2009年检修停炉后发现壁式再热器管子泄漏,检查发现壁再与密封板本应自由膨胀但电建安装时焊接为一体导致拉裂。下电#3炉2007年在喷燃器角部发生锅炉启动时鳍片拉裂水冷壁导致暴漏事件。

二、 锅炉"四管"爆漏预防措施

锅炉"四管"泄漏的因素较多,必须针对不同的原因从运行和检修以及管理等方面采取预防措施。

1、加强检修管理,制定实施防磨计划

至上而下提高认识,加强"四管"的检查监督力度。防磨防爆人员要充分利用大、小修对四管进行宏观检查,坚持"逢停必检"原则,掌握锅炉"四管"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。加强四管附件的检查,如防磨瓦、管排卡子和护体铁,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。同时要提高检修水平,针对设备老化进行受热面更换等技术改造。

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