工业锅炉后管板裂纹分析及预防

谢祯权(福建省锅炉压力容器检验研究院宁德分院,福建宁德352000)

工业锅炉后管板裂纹分析及预防

谢祯权(福建省锅炉压力容器检验研究院宁德分院,福建宁德352000)

承压蒸汽锅炉作为重要的特种设备，在我国工业生产中发挥了重要的作用。由于锅炉具有在高温、高压条件下运行的特点，一旦发生事故，会造成严重人身伤亡及重大财产损失。本文就以某食品厂的蒸汽锅炉后管板裂纹缺陷的产生进行了分析，探究了其预防的要点，这样才能保证锅炉的安全运行,防止事故的发生，减少人员伤亡及财产损失。

工业锅炉；裂纹；分析；预防

1 设备使用状态描述

1.1 设备简介

某食品厂于2007年购买一台型号为DZG1.0-0.8-M锅炉，该台锅炉于2007年6月安装投用，主要作用是用于粉丝烘干，燃料采用烟煤，每天煤耗约需1吨，每年使用期为8月至11月，共四个月，每天使用时间为白天12小时，锅炉给水采用村庄饮用自来水。

1.2 锅炉历次检验发现与该缺陷有关的问题

炉膛保温炉墙部分破损；炉门上部砖墙倒塌；下降管、左右集箱见火；锅炉水位线下结水垢0.5～1mm；炉门上部砖墙倒塌；左前下降管见火；锅炉水位线以下结水垢0.5～1mm；锅炉后管板外凸变形，最大变形量15mm，变形处发现密集型裂纹。

2 缺陷位置、尺寸、外观状态描述及缺陷图片

2.1 缺陷位置

缺陷位于锅筒后管板高温区（锅筒内汽相空间），锅筒顶部向下测量约300mm处，管板裂纹位置见图1。

图1 管板裂纹位置

2.2 缺陷尺寸

锅炉后管板外凸变形尺寸约300mm×260 mm，最大变形量15mm，变形处发现密集裂纹。

2.3 外观状态描述

变形处产生的密集裂纹，裂纹最长56 mm，最深5.3mm，如图2。

图2 变形处产生的密集裂纹

3 检验检测结果分析

锅炉内部检验发现：炉门上部砖墙倒塌，左前下降管见火，锅炉水位线以下结水垢0.5～1mm，锅炉后管板外凸变形，最大变形量15mm，变形处发现密集型裂纹，所下结论为“锅炉后管板变形处发现密集型裂纹，锅炉停止运行，需要由有资质单位修理合格，经监督检验合格后锅炉方可投入使用”。为了进一步查明缺陷产生原因，需对该缺陷进行硬度、金相、渗透检测。

4 缺陷成因分析

4.1 环境问题

经采用里氏硬度计进行硬度测定，后管板变形部位内侧平均里氏硬度仍有401（达到20g材质的硬度值），而后管板变形部位外侧平均里氏硬度只有381（未达到20g材质的硬度值）。说明外侧的管板材料在长期高温烟气的作用下强度略有下降。

同时，经进一步检查和与锅炉操作人员沟通交流，锅炉后管板烟箱侧高温区隔断绝热墙部分损坏，致使锅炉最高水位以上的绝热区域内有部份管板材料长期处于高温烟气的环境中（经测定高温烟气温度约700℃左右）。这与上述硬度值测定的结果一致，也是造成管板变形的主要原因。

4.2 锅炉操作不规范

锅筒内水位经常超过最高水位（从水垢情况可以判断出常处于满水位），造成处于高温状态下的后管板内侧金属材料，经常被锅水（其水温约为150℃左右）激冷产生收缩，从而致使管板内侧产生疲劳裂纹。

4.3 设计问题

从密集裂纹的外观检查结果来看，裂纹产生的方向与管板强度设计的有效支撑点及面积有关，即裂纹位于两根有效拉撑杆的中间位置向外延伸。说明变形和裂纹部位长期承受在高温烟气及内压力作用下，沿两根有效拉撑杆的中间位置向外拉伸变形；当锅筒内满水时，使这部份材料又受到剧冷收缩及两根有效拉撑杆的作用下，沿两根有效拉撑杆的中间位置向内收缩变形，致使这部份金属材料在长期交变热应力的作用下产生了疲劳损伤。

4.4 材料问题

从测厚结果分析，锅炉后管板在产生裂纹缺陷部位金属材料最大减薄量为0.3～0.4mm，可以确定是由金属材料产生塑性变形引起的减薄。

壁厚测定情况仪器名称TT120型超声波测厚仪仪器精度±0.1mm 机油部位名称材质实测点数20 g公称厚度mm 12 Ra 1.6μm表面状况8后管板内侧检测标准耦合剂实测最小壁厚mm 11.6 GB/T11344-2008《无损检测接触式超声波脉冲回波法测厚》测厚点部位图：测厚记录（厚度单位：㎜）测点编测点厚度11.6 11.7测点厚度11.6 11.7测点编测点编测点编测点编号B H号A G测点厚度11.7测点编号C号D测点厚度11.7号E测点厚度11.8号F测点厚度11.8检测结果：最大变形处有减薄.

从金相检查结果分析，锅炉后管板在产生裂纹缺陷部位金属材料金相组织基本未发生变化。

金相分析情况仪器型号腐蚀方法XF—8005 4%硝酸酒精溶液侵蚀分析项目显微组织抛光方法是否复型否执行标准机械抛光GB/T13299-1991《钢的显微组织评定方法》

取样分析部位示意图：金相照片（注明放大倍数）：分析结果：低倍金相组织未发生明显变化（铁素体+珠光体）。

5 缺陷预防和监控措施

应严格按照锅炉操作规程、锅炉设计使用说明书及相关锅炉安全技术规范的要求对锅炉进行操作。应当坚决杜绝锅炉给水超过最高水位线的满水运行现象。在锅炉日常操作、维护保养、检查过程中，对锅炉各保温绝热、高低温区隔断墙等隔热保温设计要进行重点检查和及时维保修复，绝对不允许锅炉在隔热保温损坏的状况下带病运行。

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谢祯权（1983-）.男，福建省宁德市人，民族:汉职称：工程师，学历：大学本科。从事承压类特种设备检验。