电厂锅炉水冷壁爆管原因分析

摘要：在工业生产和日常生活中，锅炉是一种非常重要的设备。锅炉在使用中有许多不稳定因素，若不加以排除，将会造成锅炉安全事故。在所有的锅炉安全事故中，除了锅炉发生爆炸以外，最严重的是锅炉爆管。在生产实践中，锅炉爆管是一种经常发生的事故，如果处理不好，造成严重的后果。若爆管破裂口过大，会对邻近的水冷壁管产生损伤，导致邻近的管壁喷出穿孔，造成设备和炉墙的崩塌，造成巨大的财产和生命财产的损失，同时也会导致锅炉短期内出现大量的水短缺，从而导致事故的进一步发展，因此必须查明爆管的成因，并采取相应的防范措施。

关键词：工业生产;锅炉;安全事故;保管破裂;防范措施

1. 锅炉常见的爆管原因

1.1 安装制造缺陷

由于水冷壁管件在制作过程中出现了砂孔等缺陷而引起的质量问题。由于焊接质量问题，屏间应力不均匀引起的翅片破裂并蔓延到管壁而引起的泄漏或爆管，以及由于锅炉结构不当引起的水循环破坏等。

1.2 材质劣化

超温超压运行导致了管道内的温度过高，管道在长时间的高温和压力作用下，不仅会产生蠕变、断裂、应力松弛等变形，同时也会发生结构和性能的改变。例如球化、石墨化、合金再分布等。超温会降低钢的耐热强度和蠕变极限，严重地降低了钢的高温力学性能，加速了其在高温下的蠕变。结果表明：在550℃下，20 G的水冷壁管材的蠕变破裂时间在750小时左右，600℃的高温下，其蠕变破裂的时间非常短暂。在650～850℃下，材料的蠕变破裂时间很短（3～15分钟），石墨化会使其力学性能下降。在结构上，石墨可能被视为孔隙或裂纹，导致强度极限和韧性大幅降低，导致脆性增大。随着时间的推移，随着温度的升高，钢的固溶体中的合金成分也会逐步地向碳化物中扩散，从而使其在高温下的力学性能下降。

1.3 运行管理不当

由于司炉人员操作不当，导致锅炉加热或冷却速度过快，导致炉管受热或冷却不均，导致承压构件出现疲劳失效。锅炉供水质量长期超标，水质达不到要求，无水处理，或对供水、锅水质量未严格监控，导致管道内结垢，甚至产生堵塞，或产生垢下腐蚀，导致局部热阻增加，导致管壁温度升高，从而导致管道强度下降。锅炉带病运转，明知有危险或安全防护联锁失效，仍不能及时处置，仍要继续运转，而这一状况所造成的影响更为严重。

1.4超温

通常情况下，水冷壁管壁的温度不会太高，在大部分情况下都很安全，但如果没有正确地调节燃烧或者锅水质量差，就有可能出现过温爆管。如果在靠近水冷壁的地方进行燃烧，则这一地区的热负荷较大，容易造成水冷壁结渣。由于区域内的水冷壁蒸发中心较多，会在壁面上形成一层连续的气膜，从而导致膜状沸腾。在发生一种换热劣化的情况下，管内温度急剧上升，可引起超温爆管。

2.检验检测

2.1 运行情况检查

经现场向值班司炉人员询问，并查看了事故发生前锅炉的操作记录，发现锅炉在事发当日正常工作，锅炉给水、蒸汽压力、蒸汽温度、汽水品质、炉温、燃料供应等指标均属正常，没有出现超温、超压现象。该机组的控制系统比较陈旧，给水调节，燃料供给，鼓风引风等都是手工调节。通过外部检查，发现锅炉的高低水位、超温、超压报警和联动报警功能都不起作用。

2.2 宏观检查

从宏观上看，水冷壁管爆管位置是从锅炉右边到前面6号管道，与后墙相隔1.0米，爆破标高6.0 m，爆破口在直段朝火一侧，爆破长度为200 mm，最大开口宽度为125 mm，且有较大的弯曲变形。锅炉左右两侧的水冷壁管发生了局部的弯曲，最大变形为500 mm，其前、后两段管道的变形都超出了正常的标准。锅炉省煤器二段4#管断裂，泄漏，由前后向下。

2.3 水冷壁管厚度检测

利用MMX-6超声波测厚仪对20#钢制的水冷壁钢管进行了厚度测量。在测点标高5.8米的情况下，右水冷壁管道的最小厚度为2.4 mm。对21个左水冷壁管道进行了测点标高6.0 m和最小2.5 mm的测量。共12个探头，测点标高6.6米，最小厚度2.8毫米，后水冷壁管22个，测点标高6.0 m，最小值2.6 mm。

2.4 硬度检测

利用HT-2000A便攜式里氏硬度仪测量了部分水冷壁管的硬度，发现在被测点的左面和右面的水冷壁管的硬度值较小，而右6号的硬度值则有较大的提高。硬度测试的部位标高和厚度标高一致，硬度测量的结果（三个平均值）。

3.结果分析

3.1 金相组织分析

20#钢制锅炉水冷壁钢管的送货条件为热轧，其金相组织为铁素体和珠光体。对爆管附近的管段进行了金相分析和硬度测试，发现爆口附近存在着非正常的金相结构，并存在较大的贝氏体、索氏体，并具有较高的硬度。可以看出，在爆管过程中，由于爆炸部位的高温，使其在AC1点以上，从而引起了爆炸部位和爆炸部位的金相组织的转变。在常规工作条件下，水冷壁的外壁温度比AC1低，其金相结构是铁素体和珠光体。

3.2爆管原因分析

锅炉的高低水位报警和联锁保护装置没有安装，省煤器管断开后给水不够用，司炉工作人员没有及时发现给水异常，造成锅筒和水冷壁管无水，水冷壁管无水后引起壁管短时过热，使其强度和蠕变极限迅速降低，在右6#水冷壁管壁厚较薄处出现爆管事故。在右6#水冷壁发生爆炸后，锅炉内部的压力得到了释放，在一定程度上可以控制炉温，司炉员紧急停炉后，事故没有进一步扩大。

4.处理及预防措施

解决办法：将左右两边的水冷壁管件和前后变形超过标准的水冷壁管件进行替换，并对上部锅筒水冷壁管进行修补，并安装并投入使用了锅炉高低水位联锁保护装置和超压联锁保护装置。经过处理后的使用效果：按照以上的工艺进行检修，经过水压测试，锅炉仍能正常运转，有效地保障了榨季的生产任务。

结束语

通过对锅炉水冷壁管爆口宏观检查、壁厚检测、硬度检测、金相组织检测等综合分析，认为造成水冷壁爆管的直接原因是由于水缺乏引起的短期过热，从而使管材的强度下降，并在管壁最薄处出现了爆管。安全不在于探测，而在于操作与维护，只有加强对安全的认识，方可预防。

参考文献

[1]张宝红. 热电站锅炉水冷壁爆管原因分析[J]. 河南化工， 2010（12）：1.

作者简介：陈凤斌，1992年生，汉族，大学本科学历，主要研究方向：火电厂金属监督