燃气锅炉减温器筒体裂纹原因分析及处理方案

杜晓吉 李壮壮

（陕西煤业化工集团神木天元化工有限公司 陕西榆林）

一、设备概况

公司SZS20/1.8/350-1.6型锅炉，2009年11月投用，减温器材料为20g，规格为Φ325×9 mm，L=2978 mm，为面式减温器。运行期间，连续发生减温器筒体裂纹泄漏。减温器结构如图1、图2所示。

图1 减温器结构型式

二、故障现象

运行过程中发现减温器筒体中部有蒸汽外泄，停机后拆除保温，发现筒体多处存在裂纹。开裂部位集中于减温器中部，位于过热器管束与筒体接口部位，如图3、图4所示。

图2 减温器筒体剖面

三、故障原因分析

1.可能导致减温器筒体裂纹的原因

（1）现场操作方面。启炉升温过快，温度过高，筒体不能按设计方向膨胀有效释放热应力，造成局部应力集中，产生裂纹。频繁启停锅炉，筒体在交变应力作用下，产生疲劳破裂；

（2）设计制造方面。减温器蛇管制造焊接质量不达标，导致减温水泄漏，激冷筒体造成筒体裂纹。

下部管束制造间距不够规整，安装过程中无法保证与水冷壁对流管束保证要求间隙；带应力安装，启炉后热应力无法释放，造成筒体裂纹。

2.数据分析

图3 减温器筒体外壁损坏处照片

图4 减温器筒体剖切后裂纹处照片

（1）启炉数据。数据见表1。

表1 启炉数据

（2）减温器筒体材料20g（GB 3087），在《TSG G0001-2012锅炉安全技术监察规程》中，对于壁温（指计算壁温）有规定见表2。

（3）依照《GBT 9222-2008水管锅炉受压元件强度计算》中规定，公司所用燃气炉减温器的计算壁温可参考公式，计算壁温=介质额定平均温度+50℃。所用燃气锅炉额定蒸汽温度为350℃，计算壁温应为400℃。因而从10#炉的过热蒸汽数据最高温度438℃，可以判定减温器筒体处存在超温现象。

表2 锅炉安全技术监察规程壁温规定

（4）行业中关于启炉速率的规定。国家及行业内关于锅炉升温速度尚未有强制性规范及标准文件，但多数行业操作规程中规定，要求工质温度平均上升速度应≤（1.5～2.0）℃/min，对应到公司的炉型，其升温总时间应在160～213 min。从10#、11#炉的数据中可以看出，炉膛升温速度最高达56.6℃/min，远大于行业规定速度。

（5）产品设计制造质量。通过对面式减温器蛇管焊接质量检查，曾多次发现漏点，存在蛇管泄漏导致减温水直接喷射至筒体表面，造成筒体表面激冷收缩产生裂纹的可能。检查其对流管束与过热器管束安装间距发现，对流管束中心距230 mm最大间距256 mm（Φ60×3.5 mm），过热器管束中心距115mm，最大管束中心距128 mm（Φ38×3.5 mm），2组过热器插入一组对流管束内；安装后要求总间隙为17～20 mm。实际测量设备制造误差达5 mm，部分管束安装间隙为0。存在锅炉运行后，筒体不能按设计方向膨胀有效释放热应力，造成局部应力集中，产生裂纹。

四、结论

由以上可判定该故障主要由启炉升温速率过快，温度过高，筒体不能按预定方向膨胀释放热应力，导致局部应力过大，造成筒体损坏。可采取相应处理方案，如操作方面，应规范启炉操作，延长升温时间，控制筒体温度。在设备制作安装质量方面，应对有明显外观缺陷的，采用预修措施，严格控制安装施工质量（保障管束间隙）。