喷水减温器失效分析

康祥纯

摘   要：减温器是工业生产中常见的仪器，它的使用程度直接关系到工厂的生产状况，是极为重要的生产设备。在日常工作中，由于受到其材料的结构、工作环境状况等因素的影响导致出现一些问题，造成表面的裂纹，使得笛形管出现脱落，导致减温器联箱出现裂纹，影响减温水的运行效果。本文主要研究笛形管材料的稳定性，以及影响的因素。可以采取改变不锈钢喷管的类型，加大孔径的长度，通过这些技术处理能对减温器联箱进行有效的处理，为减温器的更新处理提供技术支持。

关键词：喷水减温器  失效分析  处理

中图分类号：TK228                                文献标识码：A                         文章编号：1674-098X（2019）11（a）-0059-02

锅炉减温器的安全使用程度决定着整体锅炉的使用状况 ，在日常生产中，因为笛形管的爆破而导致的事故经常发生，通过分析能够看出，减温器联箱出现裂纹、断脱等现象，严重威胁工业生产安全。

1  喷水减温器的类型

常见的工业喷水减温器主要由以下几种类型组成，分别是单喷头直套减温器、水室式套筒减温器、套筒减温器、笛形管减温器等几种。当前，在生产过程中使用比较广泛的是笛形管直套筒减温器，使用它的好处主要是能够有效阻止没有完全汽化的水滴冲击到减温器联箱的内部，这样就能阻止联箱的内壁由于受到冲击而产生的各种裂纹，避免造成损失。这种减温器应该在内部的喷水管后有一个混合管，该类减温器发生故障的主要特点就是笛形管破裂，由于减温器的混合管很容易发生变形、开焊点等情况，有时还可能被大量的蒸汽冲走，就会造成减温器的损坏。同时，喷水减温器的联箱内也经常会出现一些问题，如表面的热电偶管座容易出现损坏或焊缝出现裂纹这些事故都是常见的问题。还有一种常见的事故就是混合管受到挤压导致变形，主要是由于蒸汽的通风面积减小，这样就会使蒸汽在流经减温器的阻力增强 ，从而引发混合管的高频振动;还有常见的混合管会受到损坏，由于混合管的变形，就会导致相接的焊点出现损坏变形，甚至会导致整体的撕损或整个的焊点都会发生缝裂，使得没有汽化的水流会流经减温器的内壁，进而造成混合管的堵塞，严重的可能会引起爆炸。笛形管在正常工作的过程中，要承受比较频繁的接受冷热的刺激，而导致收缩加剧。

2  减温器的内部工作原理

锅炉的喷水减温器在工作中作用是通过将温水中的热气吸出，这样就能使温水汽化，与温度很高的蒸汽进行混合，这样才能达到降低温度的原理。还有一个作用就是为了有效的调整过热器的出口温度，这样才能达到平衡两侧汽温的功能。通过调节减温器的结构原理达到调整水在减温器中的汽化，才会避免水进入到过热器联箱中使得联箱热应力损坏。还应该注意减温器联箱的出口蒸汽均衡，避免因为分配联箱进入到过热器中，导致下一级过热器工作的变化。在减温器的内部结构构造中主要有4个部分组成，就是减温水的加热区域，在这个区域主要是为减温水加温到适宜的温度，通常状态下，水的高度保持在合适的区间。第二部分就是使这些水蒸气凝结成水，主要的目的就是在该阶段中使减温器的内壁始终保持饱和温度的状态，蒸汽的温度和饱和温度之间存在差别，这也说明蒸汽过热和减温器的内部原理结构存在一定的关系。通过对以往事故的分析研究，减温器的这段如果没有安全措施就会造成汽水接触联箱内壁，导致事故的产生。第三部分就是让凝结水进行蒸发，这一阶段对温度要求较高，必须要保持内壁的温度更高，保证蒸汽中的水分尽最大可能甩在管壁上，这样才能减少温差。最后一个部分就是要让汽流的内部完成热源的交换，这样才能完成全部的工作，这样才会完成预定的设计目的，注意要求保护套管的长度要明显大于前面的几个部分。

3  产生减温器事故的主要原因

3.1 由热交变应力引起

喷水减温器的构造对内部的装置和金属材料有着十分严格的要求，这主要体现在能够保证其具有较高的强度应对各种冲刷所带来的损耗。很多的事故都是由于零部件受到交变热应力作用而造成的，主要是由于交变应力的作用强度决定的，其本身的变化频率取决于自身的应力情况等。通常情况下，温度的变化主要是由于本身引起的热应力屈服点导致的塑性变形引起。减温器的内部构造能够承受的压应力较小，不会引起较大的变化，在范围为50℃以内的温度变化都不会引起任何的疲劳破坏变化。针对套筒的壁厚研究分析认为，当壁厚在50mm内，能够引发的温度为1.0℃/s时，这说明能够引发50℃的变化。通常情况下，套筒厚度都在7mm左右，最大厚度能够到达9mm。这时的材料所对应的力的影响是碳钢、低合金钢的导热系数大，导致奥氏体钢的膨胀系数T增大，然后再考虑减温器喷管的温度变化影响，所以减温器喷管所使用的低合金钢比奥氏体钢质量更好。

3.2 由振動疲劳引起

减温器的内部结构装置的损坏主要是振动疲劳引起，很多时候在损坏的断口能够发现呈细瓷状的碎面，也有一部分是由于疲劳裂纹源向前面不断的推进而成的线面。像这类的问题都是由于振动所引发的疲劳损坏导致的。导致发生这种事故的原因就是构件本身自有的频率和外界的各种激振频率相互作用而成导致的，并且引发的共振影响的。由于混合管和联箱之间具有一定的膨胀关系，导致这些比较合理的结构发生改变，一端是固定的结构，另一端是可以进行前后的移动。有的 减温器能够使用前后移动的形式进行，而有的就会采用弹簧片进行移动处理，但是通常情况下弹簧片在高温的活动下都会失去活动的功能。

3.3 由热膨胀应力引起

减温器内存在两种温度的不同介质形式，这就会引起一些不同部件的温差。如联箱壁的温度就是入口温度，而其它部件套筒的温度一般都会小于饱和温度，也就是减温器的出口温度。减温器的入口温度要明显高于饱和温度，减温器的温度降低的越多，联箱和套筒之间的膨胀也会更大。笛形管在进行高速汽流冲刷的过程中，传热的系数也会非常的大 ，经过实验研究证明，这时的温差能够达到100℃，这个温度相当于壁式过热器里面所承受的温度。

4  进行处理的办法

对于上面提到的问题可以通过以下的措施进行处理。

4.1 更换材料

可以将原有的不锈钢喷管换成耐热钢喷管，还要更换尺寸更大的喷孔，加厚喷管的厚度。要观察裂纹的长度在10mm以上的减温器联箱都应该采取扩孔的办法进行处理。对于10mm以下要进行焊接处理，对于还有些未裂纹的减温器联箱应该进行焊缝的重叠处理。

4.2 进行焊接处理

减温器的内部设计对焊接的要求非常高，对于质量的细节都有严格的规定，如果在扩压管的纵向焊缝根部没有处理好就会出现严重的问题，导致工程的裂纹，甚至有的喷水减温器套筒质量不过关，还会影响套筒的开裂，还有一些特殊的裂纹是产生在异种，这些钢焊接的部位（奥氏体钢与珠光体钢焊接处 ）对技术的要求都非常高，不能出现任何问题。

4.3 加强对脱落的减温器碎片的管理

在处理的过程中应该加强对脱落的减温器碎片的管理，如果掉入过热器内，就会引发爆炸事故，很多减温器喷管内还有一些安装的残留物，这些物质虽然小，但是会引发很大的事故，很容易造成减温器的喷管堵塞，这样就会降低减温效果，引发过热器爆管。

5  结语

通过上面的分析能够看出，喷水减温器的事故发生是由多种原因造成的，我们应该深入研究发生问题的原因，找到解决问题的办法，加强对锅炉减温器的质量管理，严格检查，认真排查问题，保证喷水减温器的安全使用。

参考文献

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