电站锅炉高压主给水管道弯头裂纹产生原因分析

朱森林

湖南省工业设备安装有限公司 湖南湘潭 411100

在我国的电站锅炉的运行工作中，高压给水管道扮演着举足轻重地位，不但要尽可能地承受高温和高压，而且还要承载着水泵的压力。在主要的给水管道中，弯头处的作用显得十分重要，不但被用来改变管道内物质的运动方向，而且还起着缓解沟通枢纽的作用，是约束管道热胀冷缩的关键。由于电站实际的主给水管道中错综复杂，导致水管道的弯头处承载能力各不相同，往往一些地方承载过大导致出现裂纹。现阶段，造成电站出现安全事故的原因有很多，其中最主要的原因便是管道内部弯头处出现裂纹所致。根据过去电站给水管道出现裂纹的情况，可以看出这些裂纹经常呈现网状，放射状等形态，虽然这些弯头裂纹细微，但往往是造成电站安全事故的根本原因[1]。

1 给水管道弯头产生裂纹的原因

目前，针对电站锅炉中高压给水管道出现问题的原因，相关的研究机构都进行了不同程度地研究和检验。根据这些现有的研究和检验可知，大多研究的方向都集中振动对于主给水管道中的影响，对高压给水管道内部产生振动的原因进行了系统的研究并通过实际检验探索给出了一些改善方法。但是这样的研究不够综合全面，对于给水管道产生裂纹的原因研究不够全面深入，并不能有效地解决现阶段电站高压主给水管弯头出现裂纹的问题。因此，本文将全面的分析导致主给水管道弯头产生裂纹的原因，具体如下：

1.1 高压给水管道内部的振动导致

现阶段对于给水管道内部振动所导致出现裂纹的研究是最全面深入的。所谓的给水管道内部振动就是指在管道内部由于物质运动产生的共振，是物质运动所产生的振频正好达到管道内部的振频所产生的一种物理现象。各个电站的高压给水管道错综复杂，其频率并非是固定的，而是根据管道受到的约束大小决定的。由于在设计管道时要考虑其热胀冷缩的因素，往往都降低管道的约束，管道质地大多较为轻质，这就使得管道内部的固有频率比较低，从而更容易和内部运动的物质产生共振现象。此外，由于高压给水管道受到水泵的压力，自然不可避免机械振动的出现，这就使得机械振动产生的频率，与弯头区域的频率产生共振和自身振动，从而导致高压主管道内部的弯头区域产生裂纹。

1.2 高压主给水管道承载过大

目前，根据分析已有研究的文献，可知针对于给水管道内部的弯头来说，存在着三部分压力区域，包括弯头两侧，弯头的内部以及弯头的外部层面三个受压力区域。其中弯头外部区域容易产生裂纹，追溯根本不仅因为弯头外部的高压，而且还因为弯头两侧以及内部压力不断增高，增大了外部区域的压力，从而产生了外部裂纹。此外，部分电站由于实际需要，对着弯头的制作质量有着非常严格的要求，其内部直径比较大才利于精细制造，因此就造成了热弯制作后容易偏向内侧，使得弯头内部的厚度高于外部，产生了一些凹陷，从而使得弯头受压不均衡而导致出现裂纹[2]。

1.3 主给水管道弯头容易受到热涨影响

目前，对于我国电厂锅炉管道的弯头，大多采用热弯的方式制作，导致弯头处于一种极度拉伸的状态。因此在实际使用时，由于管道内部的热胀作用，使得弯头外部容易产生裂纹并且逐渐加大裂纹的范围。

1.4 电站锅炉的承压部件过度疲劳损伤

世界上没有不会疲惫的人，更不会有永动机，都需要一定的抗疲劳措施来保障其正常运行。在电站锅炉中存在专门承受压力的部件，但是长期抗压也会产生疲劳损坏，归根结底是因为高温所导致的一种热疲劳。承压部件一般都有着抗高温高压的范围和限度，一旦热胀循环过多就会使部件失去作用而引起疲劳损伤，当相应的承压部件出现损伤疲劳时就会导致高压水管道外部产生裂纹。

2 减少主给水管道弯头产生裂纹的措施

2.1 改善主给水管道弯头制作的工艺和材料

针对部分电站弯头存在缺陷而导致受压不均衡问题的解决措施，首先严格把控弯头的制作过程，保证弯头的半径以及厚度要求，以及弯头的圆滑度。此外对于弯头的制作要选择硬度大，安全且效益明显的材料，还应注意保障该材料具有很高的抗高压高温的性能。

2.2 减少主给水管道的振动

首先要解决的就是针对管道内物质与管道产生共振引起的振动现象，在经常且容易产生振动的弯头加固支撑的架点，以及适当地提升管道的约束，从而提高管道内部的振动频率，进而减少内部物质运动和管道产生共振现象。此外，在加固管道外部的架点时，需要建立相关的试验模型和承压分析模型，即保障建立更为准确地增加管道频率的支架，同时还可以增强管道外部的承压能力。最后，在电站主给水管道的设置上，在保障工作正常进行的前提下多设置坡度，使得内部物质正常流动，避免造成物质间的振动。

2.3 打磨弯头裂纹

对于目前电站中存在裂纹的主给水管道，要采取打磨等方法地进行有效地处理，还需要借助相应的声波技术检查，使得弯头部分的承压平衡，从而消除裂纹，保障电站锅炉正常工作[3]。

3 结语

综上所述，随着我国火电事业不断发展，将有效地针对其中水电管道出现裂纹的问题进行研究解决。通过本文的分析可知，引起高压主水管道弯头出现裂纹的有内部因素和外部因素，外部因素是因为主给水管道振动，承压部件损伤以及外部压力过大等，内部因素是因为弯头的热弯制作工艺以及弯头的制造缺陷导致。因此，造成管道出现裂纹的原因有很多方面，在对主给水管道弯道产生裂纹进行分析以及解决时，应综合所有因素，以便针对性的去解决电站运行中管道出现裂纹的问题[4]。