热电锅炉防焦板处防焦箱环向开裂问题的探讨

孙玉树

【摘要】防焦板的结构形式、工作状况，是造成防焦板处防焦箱环向开裂的主要原因。本文总结了开裂后修复的二种方法：一种是更换防焦箱；另一种是对开裂处磨掉后的补焊，补焊后的几年运行证明是可行的。提出了此类锅炉可以去掉防焦板，對燃烧没有影响，也未造成结焦等现象。

【关键词】热电锅炉；防焦箱；环向开裂；措施

我市热电锅炉众多，二十世纪八九十年代安装的大都是蒸发量35t/h的中温中压链条锅炉，现仍有一部分热电厂在使用这种锅炉。该炉型防焦板处防焦箱环向开裂是较常见的问题，我市10多年间发现了多起这类开裂。下面通过两个检验实例的分析，探讨其原因、处理和预防措施。

1开裂状况

该炉型炉膛内有四只防焦箱，左侧前、后各一只，右侧也前、后各一只。防焦箱是水冷壁管下联箱，裸露在炉膛内，兼作冷却结焦的炉渣不与侧墙粘结的冷却箱。每只防焦箱上二端（或加中间）有下降管通入，从汽包流入的过冷水，通过防焦箱后进入水冷壁管上升到汽包，形成汽水的循环回路。防焦箱向火侧焊有防焦板，防止结焦的发生和减少二侧的漏风，但防焦板焊上后冷却不良，极易发生防焦板烧损、开裂现象，有的延入防焦箱，导致防焦箱开裂，严重的穿透，影响锅炉的安全运行。

1.12014年4月，对一台蒸发量35t/h热电锅炉(锅炉型号:UG-35/3.82-M13，制造日期：1995年5月，使用日期：1996年1月)内部检验时，发现右前、右后、左后三只防焦箱（规格：φ245×20，材料：20）有大量环向裂纹，裂纹起于防焦板并沿防焦箱环向延伸，用磁粉探伤和超声波探伤测定防焦箱上裂纹的长度和深度，其中右前防焦箱1070mm长度内发现裂纹14条，最长48mm，最深15mm；右后防焦箱1198mm长度内发现裂纹18条，最长45mm，最深16mm；左后防焦箱1930mm长度内发现裂纹29条，最长43mm，最深14mm（其中长度为5～10mm的有11条，深度在2～3mm之间；长度为11～20mm的有12条，深度在5～9mm之间；长度为21～43mm的有6条，深度在9～14mm之间），均评定为Ⅳ级，不合格（左前防焦箱防焦板烧尽，开裂未延入防焦箱）。我院提出三只防焦箱应更换或补焊修复合格。

1.22009年，对一台蒸发量35t/h热电锅炉(锅炉型号:UG-35/3.82-M19，制造日期：1994年5月，使用日期：1995年12月)内部检验时，发现四只防焦箱（规格：φ244.5×20，材料：ST45.8Ⅲ）有大量环向裂纹，其中左前防焦箱2300mm长度内发现裂纹47条，最长15mm，最深8mm；左后防焦箱2550mm长度内发现裂纹37条，最长15mm，最深9mm；右前防焦箱2200mm长度内发现24条，最长14mm，最深6mm；右后防焦箱2100mm长度内发现裂纹60条，最长15mm，最深8mm（其中长度为5～10mm的有42条，深度在2～3mm之间；长度为11～15mm的有18条，深度在5～8mm之间），均评定为Ⅳ级，不合格。我院提出四只防焦箱裂纹应修复合格。

2原因分析

防焦板与防焦箱连接属T型接头角焊缝连接,防焦板一般厚10mm，宽30mm，长250mm，沿着防焦箱长度方向焊接，每板间隔距离5-10mm，材料为碳钢。防焦板及角焊缝直接与炉膛火焰接触，顶部冷却不良，极易发生烧损、熔化及开裂现象。从这个角度考虑，这种结构是不合理的，这是造成防焦板处防焦箱环向开裂的主要原因。

防焦板处防焦箱环向开裂属热疲劳裂纹。热疲劳是零件在没有外加载荷的情况下，由于工作温度的反复变化而引起断裂，这种断裂是因为在温度交变的情况下，金属零件不能自由膨胀或收缩，或者由于冷热快速交变而造成零件内部的热应力交变的缘故。防焦板顶端自由无约束，温度高达500-800℃，而根部焊接在防焦箱上，温度约300-350℃，顶部与根部二者温差较大，存在温差应力（热应力），膨胀时和收缩时约束作用力大，使防焦板内部产生交变应力，引起塑性变形的积累损伤，随着时间的增加，产生疲劳开裂现象。开裂后易向防焦箱发展，经过一段时间，最后导致防焦箱表面产生多条横向（环向）裂纹，危及锅炉安全运行。

防焦板在炉膛内被高温火焰和烟气烧损时，由于所处部位的温度高低，产生截然不同的后果。温度较低处，防焦板逐渐被烧损脱落，防焦板上开裂缓慢进行，一般防焦板烧光时，开裂也刚好接近角焊缝和防焦箱，裂纹未延入防焦箱，仅是防焦板烧尽而已，防焦箱可以继续使用。这种情况一般发生在前防焦箱的前半部分和后防焦箱的后三分之二长度部分，今年检的左前防焦箱未见开裂即若此特例，因炉膛内的温度场分布存在偏差，该区域温度较低，防焦板烧尽时，开裂未延入防焦箱内。另一种是防焦板烧损时，因热应力过大，防焦板一边烧损，一边开裂生成并加速发展，防焦板还未烧光，开裂已至防焦箱，随着时间的增加，开裂延入防焦箱内，造成防焦箱开裂，时间一长，发生穿透现象，造成漏水、漏汽事故，被迫停炉修理等。这种情况一般发生在前防焦箱的后半部分和后防焦箱的前三分之一长度部分（如图），该区域属防焦箱外部温度的最高区域（炉膛火焰温度最高位置）。

3处理情况

3.12014年4月检出的防焦箱裂纹，因为有备用锅炉，时间也较充裕，热电厂决定更换3只防焦箱，并向原制造厂订购防焦箱组件。拆住防焦箱处的炉墙，割开与防焦箱连接的水冷壁管和下降管，移除三只防焦箱，然后安装上新购入的防焦箱组件，并且由合格焊工对焊口进行对接焊接，焊接后按比例进行X光探伤，并进行水压试验合格后使用。

3.22009年检出的防焦箱裂纹，因当时锅炉改造的方向不明，工业区布局如何进行等原因，决定对裂纹进行补焊修理，然后看情况进行更换。拆住链条炉排，割去残余防焦板，对环向裂纹进行打磨消除，打磨后进行磁粉探伤，确认裂纹已被完全磨掉。对深度在2～3mm之间的裂纹，打磨后圆滑过渡即可，对超过的进行补焊。焊接前用气割抢对防焦箱进行一定的预热，对开裂处一条一条的进行补焊（补焊间隔20～50mm），冷却后进行磁粉探伤，合格的再继续往下焊接，直至焊接完毕。焊条采用507焊条，对裂纹补焊后的磁粉探伤中，未发现补焊后即开裂现象，补焊效果较好。四只防焦箱的焊接工作，共用6个工作日。并进行水压试验，合格后投入运行。补焊合格后未再装新的防焦板。

我院要求热电厂半年后进行停炉内部检验。随后的停炉检验中，未发现防焦箱补焊处有开裂现象，热电厂认为效果较好，与我院商量后继续使用。二年后的内部检验中，对防焦箱补焊处进行磁粉探伤仍未发现裂纹，符合要求。又二年后检测，防焦箱未发现任何问题，现该炉正在安全使用。

4结论

4.1防焦板处防焦箱环向开裂，可以采用更换防焦箱的方法，也可以采用补焊的方法修理（无其它缺陷），只要措施到位，照样可以取得良好的效果。

4.2防焦箱上焊接防焦板的炉型，防焦板还是去掉为好，防焦箱已完全能够胜任防焦效果，防焦板去掉后，热电厂操作上未作任何调整，漏风未见增加，燃烧也没有影响。

［责任编辑：汤静］