锅炉烟管泄漏原因分析及对策

徐卫东，蒋腾波

（嘉兴市特种设备检测院，浙江 嘉兴 314000）

某单位一台额定蒸发量为2t/h的进口卧式内燃烟火管燃油蒸汽锅炉 （UL-S2000） 额定压力0.98MPa，运行压力0.8MPa，1997年2月投用，间断运行累计近6年。在2009年4月进行例行停炉检查时，发现该炉后烟箱下部有滴水痕迹，经检查发现烟管发生穿孔泄漏，靠近管板内壁处有环形裂纹，裂纹长度约为5～6mm。

一、检验及分析

1.检验。烟管的裂纹靠近管板内壁处，管子外形无变化。对抽出管段检验，厚度无明显减薄，硬度正常，金相分析发现有许多晶间裂纹，可初步判断为发生了苛性脆化。

2.运行调查。该蒸汽锅炉的用途为酒店洗衣场日常用汽、通过热交换器负责日常生活用水的加热以及提供空调系统的热源。全年运行状态为间歇使用，每年合计运行期约6～7个月，运行期间蒸汽压力保持范围为0.7～0.8MPa。

该锅炉原配备的离子交换器一直工作不正常，现以给水加碱处理为主。同时，锅炉运行管理松懈，平时未对水质进行定期化验，排污不正常。司炉工对锅炉水质控制缺少正确认识，加药量较随意，认为多加总比少加好。2009年2月的水质抽样检验报告反映给水pH值、炉水总碱度及酚酞碱度均处于上限。

3.资料调查。该台锅炉产品具有完备的材质证明和检验证明，文件资料齐全。

该锅炉结构紧凑，水容积比较小，单位面积蒸发量较大，因此炉水在局部区域较易浓缩。锅炉出厂时锅筒侧面留有炉水电导率检测孔和可选配检测仪。但使用单位没有订购检测仪，检测孔已堵上。

该锅炉于2007年1月更换过高温区全部烟管，更换时由于操作空间狭小，焊接前预胀最下面一组管排时比较困难，较难保证能彻底消除管子与管板的间隙。

4.原因分析

（1） 苛性脆化。是由于介质内具有含量很高的苛性钠(NaOH)促使钢材腐蚀加剧而引起的脆化现象。其破坏形式是在肉眼可见的主裂纹上有大量不可见的分支细裂纹。元件发生苛性脆化时，裂纹附近的钢材仍具有良好塑性及脆性。苛性脆化一般都发生在受压元件胀接处。初期裂纹及其支纹发生在晶粒边缘间，随着晶间裂纹的发展，就会产生穿过晶粒的裂纹 (穿晶裂纹)，迅速扩展甚至导致爆炸。

（2） 苛性脆化的条件。①锅炉运行中炉水pH值失控，炉水中含有较高浓度的游离碱。②在锅炉结构上有造成炉水局部高度浓缩的条件，如在胀接口缝隙处，由于接合不严密，炉水容易在此发生高度的浓缩。③在金属中有接近于它的屈服点的拉伸应力。

（3） 成因分析。①该锅炉由于运行时水质控制不当，炉水整体碱度偏高，同时由于结构原因，炉水在局部区域较易浓缩，加剧了碱度的提高。②管子与管板之间存在间隙，炉水在烟管和管板间隙处局部高度浓缩，形成苛性钠溶液 (10%以上的NaOH)。③管板处开孔多，角焊缝多，管板与烟管共同受力，产生应力集中。拉应力的来源包括三个方面：焊接残余应力、介质压力、温度应力。

二、应对措施

1.加强运行管理，严守运行纪律。司炉人员必须严格执行各项锅炉及锅炉房的运行操作规程和工艺纪律。重点应做好以下三点：①强化日常各项水质的监督，认真做好加药工作，控制炉水的相对碱度。一般认为，炉水相对碱度不应超过20%。确保离子交换器运行正常、再生正常，保证水处理操作的正确性。②锅炉运行时控制对锅炉加载时的速度，避免快速升压，防止锅炉部件产生附加应力。③确保锅炉定期排污的频率和排量，保证锅水的含盐量在正常标准之内，尤其是采用了化学加药的方法后，排污的重要性更加明显。

2.在本次修理换管时应严格遵守工艺纪律。认真做好焊接前的预胀工作，彻底消除管子和管板处的间隙；严格遵守焊接工艺纪律，尽可能减小焊接残余应力。

3.焊接完成后及时对修理表面进行表面探伤。该锅炉经采取上述措施修理后各参数运行正常，同时使用单位加强了锅炉的运行管理，2010年4月对该锅炉给水、锅水进行定期检测，其中锅水的pH值 （25℃） 为10.5、总碱度为8.0mmol/L、酚酞碱度为6.0mmol/L，均控制在正常水平。