影响转炉烟道使用寿命的因素

寇秉原 韩邦军

（西宁特殊钢股份有限公司 西宁）

转炉余热锅炉是转炉生产重要设备组成部分，功能是冷却转炉冶炼烟气，并将烟气的余热利用产出蒸汽。转炉余热锅炉安全稳定运行是保证转炉稳产、顺产的重要条件之一，由于转炉烟道长期受高温热负荷周期性变化，造成热疲劳破坏和高温高速飞尘气流冲刷。在实际生产过程中，烟道漏水是困扰转炉生产比较棘手的问题，轻则造成软水消耗大，重则影响转炉产能造成转炉停产。

影响转炉烟道寿命原因，通过总结多年实际运行的经验，可归结为4个不合理、3个问题和1个影响：即设计、采购时间安排、运输和保管不合理；设备安装、备件质量和运行管理问题；制造工艺的影响。

一、4个不合理

1.设计不合理

设计转炉冷却强度不合理、上下管道管径不合理，管径小流量低，影响冷却蒸发管温度，造成蒸发管高温烧损。管径过大，蒸发管热负荷低，造成循环停滞烧损蒸发管。活动烟罩和段强制循环泵参数设计不合理，影响冷却蒸发管温度，造成蒸发管高温烧损。设计单位应选择国家甲级设计单位。

2.采购时间安排不合理

烟道采购时间过早，长期放置导致生锈腐蚀。烟道采购时间过晚，生产厂家匆忙制造，造成质量把关不严。

3.运输不合理

如起吊、运输磕碰造成管道变形或运输时烟道固定不牢，造成烟道晃动磨损烟道个别部位。

4.保管不合理

烟道到货后要对烟道要对各管道封口检测，防止管道口裸露，渣滓掉入蒸发管中堵塞。检测烟道打压水是否吹干净，防止冬天冻裂蒸发管或锈蚀。

二、3个问题

1.设备安装问题

转炉烟道更换时，需要对烟道上升管和下降管切割焊接，由于施工单位防范措施不当，将切割时渣铁掉入管道内，造成堵塞蒸发管中的拉蒙管或节流孔板。

烟道安装时管道焊接应氩弧焊打底，电焊焊接。焊前，坡口及附近20 mm内打磨清除净油锈等污物。定位焊采用TIG-J50。接头错口应≤1 mm。禁止在焊件的非焊接表面引弧，如产生弧坑，应将其磨平或焊补。多层焊接时，焊接接头应错开。焊接完毕，清除干净表面熔渣、飞溅等物，并打上焊工钢印或做好记录。

焊接后外观检验，焊缝高度不低于母材表面，焊缝与母材应圆滑过渡；焊缝及其热影响区表面无裂纹、未熔合、夹渣、弧坑和气孔，焊缝不得有咬边。焊接后的检测应遵守 GB 11345-1989《钢焊缝手超声波探伤方法和探伤结果分析》、JB/T 4730-2005《承压设备无损检测》。

2.备件质量问题

阀门质量不合格。因转炉烟道Ⅰ段和活动烟罩设计为强制循环，并且强制循环泵1用1备，由于强制循环泵的前后阀门关闭不严，造成内部短循环，蒸发管冷却效果不好，造成蒸发管局部高温烧损。

强制循环热水泵质量不合格，泵的工作效率低，流量和扬程达不到设计要求，造成炉口段和活动烟罩蒸发管段热量无法及时带走，造成蒸发管冷却效果不好，蒸发管烧损。

流量、压力表计不准，造成过压或活动烟罩与段烟道冷却水分配不合理，造成低水量段蒸发管过烧。

3.运行管理问题

（1）锅炉水不合格，钙镁离子高。锅炉水不断蒸发，钙镁离子当锅水中达到饱和时，便有固体物质析出。所析出的固体物体，如果悬浮在锅水中，就称为水渣，如果牢固地附着在受热面上，则称为水垢。水垢是锅炉的百害之源，水垢导热性太差。锅炉钢板的导热系数约为167～209 kJ/m·h·℃，而水垢的导热系数要比锅炉钢板小数十倍到数百倍。这样就会造成锅炉出力下降。如果锅炉结有水垢，又要保持一定的出力（工作压力和蒸发量）。这样只有增加火侧的温度才行，水垢越厚，导热系数越差，锅炉火侧的温度就得越高。国家试验数据，对于工作压力1.4 MPa的锅炉，火侧温度在900～1200℃，水侧的温度为197℃，没有结水垢时的钢板温度只有215～250℃。同样的锅炉，当锅板结有0.8～1.0 mm水垢后，锅板温度比无垢时提高了134～160℃。20#锅板当达到315℃时，金属的各种塑性指标开始下降，当达到450℃，金属就会因过热而蠕动变形。因此，水处理不好，锅炉结生水垢，很容易烟道蒸发管金属燃损或因结垢堵塞拉蒙管造成蒸发管缺水，高温烧损。

（2）锅炉水不合格，氯离子高。由于软水站制水中使用氯化钠，氯离子大量带入软水中，造成氯离子对锅炉管腐蚀。

（3）锅炉水未除氧。由于除氧器未投入或除氧器是有不当，造成锅水中存在大量的溶解氧，便形成强烈的腐蚀剂，对锅炉金属元件造成强烈的化学腐蚀：在电化学腐蚀中，氧是阴极"去极化"剂：O2+4e-+2H2O→4OH-。氧具有夺取电子的能力，当锅水中氧浓度不均匀时，高氧浓度和低氧浓度部位的金属产生电位差，从而发生电化学腐蚀。

当存在足够多的氧气时，氧和水会破坏金属表面的紧密保护膜（保护膜为Fe（OH）2），生成三价铁沉淀，4Fe（OH）2+O2+2H2O→4Fe（OH）3↓。水温与含氧量的关系如图1所示，当水温在15℃时，含氧约7 mg/L。锅炉的腐蚀速度与侵入氧气量有关。当含氧7 mg/L时，腐蚀速度为1.05 g/m2·h。蒸发管金属表面被腐蚀后，金属要减薄，锅炉的有效厚度降低，造成蒸发管漏水，或使设备的使用寿命大大缩短。

（4）补水温度过低。由于转炉生产周期性，当吹炼时烟道烟气温度高，造成汽包高水位。出钢时烟道烟气温度低，汽包水位低水位，汽包需补水。如补水水温过低，造成烟道热胀冷缩。使金属材料的内应力峰值增大（振幅增大），耐疲劳寿命降低，从而影响了金属材料的使用寿命。

（5）排污不合理。余热锅炉随之时间，软水在锅炉内受热后沸腾蒸发的结果，为水中的杂质提供了化学反应和不断浓缩的条件。为控制锅炉水水质，使其中杂质在一定限度以内，需要从锅炉中不断地排除含盐、碱量较大的炉水和水渣、污泥、松散状的沉淀物，就需要合理排污。锅炉排污分连续排污和定期排污两种方式。连续排污又称表面排污，要求连续不断地从炉水盐碱浓度最高部位排出部分炉水，以减少炉水中含盐、碱量，含硅酸量及处于悬浮状态的渣滓物含量，所以连排管设在正常水位下80～100 mm处，定期排污主要排除炉内水渣及泥污等沉积物，所以其排污口多设置在烟道下联箱下部底部。如果由于人为疏忽管理，排污次数减少，会造成蒸发管中沉积物堵塞，引起锅炉管损坏。一般中压锅炉水质碱度在7～20 mol/L比较合理。

（6）工作失误，造成蒸发管损坏。转炉生产中，锅炉烟道软水被消耗，如果工作失职，没有及时补充水，会造成蒸发管干烧损坏或低水位锅炉高温下补水，会产生大量蒸汽，压力突然增高，破坏蒸发管。

三、1个影响

1个影响即制造工艺的影响，余热锅炉烟道在制造过程中，未严格按照锅炉的有关制造技术条件和规定进行制造。如材料采购未按技术要求，材料制造厂家管理不好，生产的产品有个别不合格，运行使用后出现问题。应首选首钢、宝钢生产的锅炉管。焊接质量不合格。制造完成后未按要求整体热处理，烟道制造焊接产生的应力未消除，在运行中局部区域焊接应力与热应力叠加，造成受热管与隔热板间焊缝拉开，损坏蒸发管。烟道制造应遵守以下国标：

（1）蒸汽锅炉安全技术监察规程。

（2）JB/T 6508—1992氧气转炉余热锅炉技术条件。

（3）GB 5310—1995中、低压锅炉用无缝钢管。

（4）JB/T 1611—1993锅炉管子技术条件。

（5）GB/T 14958—1994气体保护焊用钢丝。

（6）JB/T 1613—1993锅炉受压元件焊接技术条件。

（7）JB/T 1610—1993锅炉集箱技术条件。

（8）JB/T 1612—1994锅炉水压试验技术条件。

（9）JB/T 6509—1992小直径弯管技术条件。

（10）JB/T 5255—1991焊制鳍片管（屏）技术条件。