电站锅炉受热面管内部裂纹形成机理分析

徐丹丹 烟台现代冰轮重工有限公司

在电站中，由于锅炉长时间的高负荷工作状态，受热面十分容易发生爆管，这不仅对锅炉的稳定运行造成隐患，还会给电站的经济效益及社会效益带来一定的影响。所以在进行受热面管设计及安装过程中，应该综合考虑各种可能导致爆管的因素，不断优化设计方案，严格控制受热面材质以及焊接质量，定期对设备进行检查与维护，利用有效的措施减少各类腐蚀。只有这样才能降低爆管的发生概率，通过保证锅炉的正常运行推动电站工作效率不断提高，进而为中华民族伟大复兴梦的实现注入源源不断的动力与活力。

一、锅炉受热面爆管概述

锅炉受热面爆管就是指锅炉在运行过程之中突然发生的管道爆裂，这个过程常常伴有剧烈的爆破声和喷射而出的水蒸气或水，而且锅炉的水流量表、蒸汽流量表等监控设备的各项参数常常会出现异常。与此同时，锅炉炉膛内燃烧物的燃烧方式也会随着爆管的发生由负压燃烧转变为正压燃烧。除此之外，由于管道的爆裂，锅炉管道系统之内的气压也会出现异常情况，这就会导致锅炉内的水位由于气压不足而降低。所以，锅炉受热面爆管现象的发生会影响到锅炉工作的各个环节，一旦发生受热面爆管会导致锅炉系统难以继续稳定地运行。此外，不同的爆管原因会导致不同的破坏范围及损坏程度，而且爆管发生后的宏观及微观表现也略有出入，例如短时超温爆管发生后，管子常常发生塑性变形，爆口周围管径增粗浅而管壁变薄，下图即为某厂锅炉水冷壁钢管短时过热爆口的宏观相貌、微观组织结构。所以必须掌握由于不同原因发生爆管后的爆口特点，深入探究锅炉受热面爆管的原因，针对锅炉的工作参数以及受热面的实际运行状态针对性地进行防范，做到未雨绸缪，有效监督电站中锅炉运行环境，避免爆口的发生，进而保证电站的稳定运行。

二、锅炉受热面爆管的原因分析

（一）过热、结焦、老化引起爆管

设计师在进行锅炉受热面设计时，必须对锅炉特殊的使用特征以及运行环境进行综合考虑，择优选择恰当的材料并设计出合理的锅炉运行参数，进而保证锅炉的稳定运行。一旦受热面管壁运行温度长时间高于设计方案的预期温度就会影响到受热面的使用寿命以及锅炉的稳定运行。受热面温度过高所引起的爆管常常发生在过热器的排管处，这是因为锅炉在实际工作中并没有充分控制烟温以及气流的均衡程度。而运行过程中调节不当或未按设计要求选择煤种就会导致运行结焦，进而导致受热面爆管，这常常发生在炉膛底部水冷暨。设备老化所导致的受热面爆管多发生在各受热面管排，其大部分原因是由于运行参数不稳定和运行时间过长。

（二）磨损引起受热面爆管

高速颗粒的冲击会使管壁金属出现一定程度的磨损，大部分磨损现象都发生在省煤器的烟气出入口以及过热器入口处的弯头等处。磨损主要包括飞灰磨损和机械磨损，在锅炉受热面管中前者较为多见。磨损会导致省煤泄露，同时使飞灰堵塞在下部空气预热器中，这种情况一旦发生，很有可能发生停炉事件。

（三）受热面材质问题引起爆管

锅炉受热面的金属侧是转化热能的关键设备，另一侧则需要通过接触油或水传递热量。所以受热面管不仅要在高温高压条件下正常运行，还要预防油、水中介质所带来的影响。所以如果受热面材质不能够达到耐高温、耐高压、耐腐蚀等性能要求，那么受热面管就会在锅炉运行的实际过程中变形，再受到高压的影响后，十分容易引起爆管。

三、锅炉受热面爆管的防范措施

（一）针对磨损、过热、结焦和老化的防范措施

要对各种受热面爆管原因进行分析，针对性的做出防范措施。为了应对磨损，应该合理的调整受热面的布置角度以及锅炉的结构，不断对设计进行优化，尽可能地避免由于设计不够合理而导致爆管事故的发生。为了避免锅炉受热面由于过热而导致爆管，应该加强对烟温、锅炉给水量的实时监控，通过避免局部超温现象的发生避免受热面爆管。通过选择合理的煤种避免结焦现象的出现。除此之外，要定期检查受热面各项设备的运行参数，及时更换即将到达使用寿命的设备，防止老化现象发生。

（二）科学选择受热面材质

选择合理的锅炉受热面材质是保证锅炉稳定运行的必要前提，如果相关设备的材料质量不符合设计标准，锅炉的运行就无法得到保障。所以在进行受热面材料选择时必须严格按照设计要求，同时对锅炉实际运行中的各种参数综合考虑，择优挑选质量有保证的材料，进而保证锅炉受热面的使用寿命。值得注意的是，在进行材料储存时应该注意储存环境，注意防腐防潮，避免由于材料保存不当而出现各项性能下降的情况。

（三）加强日常的维护管理

锅炉受热面爆管事故可以分为非突发性和突发性，实际上，一些非突发性受热面爆管事故可以在通过日常的维护管理有效避免。这些非突发性爆管事故在爆管之前，管外壁常常氧化脱落，而且会出现裂纹、裂口等问题。实际上，只要定期进行检修与维护，及时更换老旧损坏的设备，并对已经出现的裂口及时修复就能够在很大程度上避免爆管事故的发生。

（四）提高焊接质量的措施

焊接是锅炉受热面安装最为普遍的环节，在进行受热面管焊接安装时，必须按照严格规范进行操作，每个环节都要严格按照有关工艺标准进行。只有不断提高焊缝质量水平，才能保证锅炉的受热面管各项性能能够满足设计方案的要求，进而减少爆管现象的发生，避免造成严重事故。

四、结束语

随着我国经济社会的持续发展与科学技术的不断进步，相关领域研究人员对于电站锅炉受热面爆管的原因分析越来越深入。作为关系到电站经济效益与社会效益的重点组成部分，锅炉的稳定性在会在很大程度上会受到锅炉受热面管运行状态的影响。为了避免锅炉受热面爆管现象的发生，相关人员必须对受热面爆管的原因进行分析，并针对性地做出防范措施，与此同时通过具体分析锅炉运行状态不断优化设计方案，对运行管理进行一定的调整。只有这样才能保证电站工作的安全性与稳定性，进而保证我国社会稳定运行与经济的快速发展。