快装锅炉后管板裂纹形成原因及预防措施

闫翠玲

裂纹是锅炉受压元件上常见缺陷之一。这种缺陷对锅炉连续、安全、经济有效运行是比较危险的。本文对快装锅炉后管板裂纹产生的原因、性质进行了阐述,并提出了相应的解决措施。

一、后烟室中管板与烟管的工作环境

后烟室管板上管孔处的温度最高,高温烟气经后烟从后管板进入烟管。一方面管板承受高温辐射,另一方面,烟气以一定流速进入烟管后,烟管入口存在“进口效应”。在入口处由于气体受到很大扰动,几乎不存在热边界层,其局部换热很强,热负荷最大,同时烟管和管板之间有较大的热阻,导致管板上烟管入口处温度非常高。所以,锅炉后烟室中管板与烟管所处的工作环境是十分恶劣的。如因设计、改造、使用管理不当很容易造成管板开裂事故。

二、后管板裂纹产生的原因

1.水处理不好,致使管板处积结较厚的水垢,造成传热不好,产生裂纹。

2.由于锅内后管板靠近管板区域水循环不良,而此处烟温高,热负荷大,导致管板内部局部炉水产生汽化,形成过冷沸腾,使管板局部过热而失效。

3.补水方式不正确。当蒸汽炉改热水炉后,常用的补水办法是,给水由后部下集箱进入,再由后部下降管升入锅内,与高温的后管板接触,使管板上胀管管孔渗漏和使管板产生裂纹。

4.当管板上角板拉撑焊缝裂开,弓形平板得不到拉撑的加强,在锅炉工作压力不断变化的情况下,管板靠近扳边圆弧根部会出现疲劳裂纹。

5.多次修换烟管,使管孔扩大,管孔间距缩小,也会因强度下降而产生裂纹。

6.苛性脆化引起后管板开裂。由于锅炉未进行水处理,一些单位除垢时采用碱性除垢剂煮炉,加药量严重超标且时间长,除垢剂主要成分是NaOH及Na3PO4,致使炉水中氢氧化物浓度在10以上,造成炉水碱度过高。

7.当烟管与管板采用焊接连接时,因为管端伸出长度过长,管端过热而产生裂纹,裂纹可扩展到管板上。

8.改变了燃烧方式。为了提高出力,增大鼓风,使锅炉正压燃烧,炉膛温度增高,也使管板及烟管进口处的温度剧增,在高温下,管孔的弹性变形、管端的永久变形遭到破坏,就会发生开裂。在热负荷高峰期,采取在左右拨火门或观察孔频繁添加燃料来调整炉膛燃烧。造成管板、烟管的冷热剧变,在热交变应力的作用下导致管板开裂。

9.间歇供热、开停循环泵频繁、系统大量失水及补入低温的补给水,使系统中较低温度的循环水直接冲刷到后管板,产生较大的交变应力而导致失效。

三、避免后管板开裂的措施

为了防止后管板裂纹的发生,可采取以下措施:

1.改进热水锅炉后补水工艺。方法一:采用给水分配器,在分配器上均匀开孔,使冷水进入锅筒后均匀分布,避免直接冲刷后管板。方法二:在后管板中心线附近设一组吸水管,和后集箱在一起,通过后棚管使后管板区域形成单独的水循环。这两种方法均能改善锅筒后部的水工况,防止了“死水区”的形成,使后管板高温部位得到可靠的冷却。

2.锅炉修理改造时,应制定修复方案并经锅炉压力容器安全监察部门审查:烟管与管板连接处开U形坡口,并严格控制烟管伸出后管板高温区的长度焊后将焊缝修磨圆滑;应采取先胀接、消除间隙后再进行焊接的修理工艺。

3.杜绝正压燃烧以及在两侧拨火孔和观察孔添加燃料的操作方式。

4.加强锅炉运行期间的水质管理工作,并使锅水维持一定的相对碱度防止苛性脆化。

5.采用“管板保温”的技术措施.在高温后管板烟侧加隔热层并在烟管端部加装防热套管,可以解决管板上管孔处热负荷过大的问题。

6.减少启停次数,锅炉升温和停炉降温应缓慢进行。锅炉启动时,应先开启循环泵,等供热系统循环后,才能启动锅炉;停炉时不能立即停循环泵,要有缓冷措施。

7.加强锅炉投运初期的排污量,降低铁的腐蚀产物。□

(编辑/刘佳)