锅炉减温器喷头缺陷检验及原因分析

范子奕

（安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230051）

在电站锅炉中，最重要的组成部分是减温器。减温器的安全运行直接关系到电站锅炉是否能够安全运行。减温器能够为电站锅炉提供符合要求的蒸汽，继而让汽轮机顺利运行。但是，由于锅炉减温器在制造过程中和运行过程中存在诸多不确定影响因素，导致减温器喷头出现一系列缺陷，导致减温器的减温水直接冲刷到减温器筒体，继而对电站锅炉的安全运行起到负面作用。

1 对某电厂锅炉减温器喷头出现裂纹概述

以某电厂1 台锅炉进行内部检查发现，锅炉减温器喷头内套筒出现裂纹情况。虽然此台电站锅炉减温器内套筒不是受压元件，但是电厂锅炉减温器喷头的开裂会使得减温水直接被喷射到减温器筒体内壁之上，继而发生事故。基于此，相关工作人员必须高度重视此种情况，分析裂纹存在的主要原因，再采取针对性解决措施，最终将潜在风险因子扼杀在摇篮中。

2 电厂锅炉减温器的基础结构和工作原理

在电厂锅炉系统中，减温器位于低温过热器和高温过热器之间，减温器的主要作用是有效地调节蒸汽温度。一些大型的电站锅炉中会采用二级减温或者三级减温。

减温器主要分为以下两种类型：其一，面式减温器；其二，喷水减温器。一般来说，面式减温器的基础结构高度类似于换热器（在减温器壳体内布置诸多蛇形管，管内冷却水通过管壁和管外蒸汽进行换热处理，最终达到有效的降低蒸汽温度的效果）。表面式减温器的主要优点表现为：水蒸气和水不用直接接触，对水质也没有特殊要求。

表面式减温器的主要缺点表现为：其一，构造过于复杂；其二，受热面积大；其三，调节温度的延迟性过大。表面式减温器常用于低中压锅炉中。

喷水减温器（也被称之为混合减温器）能够将减温水经过喷嘴加以雾化处理，直接喷入过热蒸汽后，通过与过热蒸汽混合能够升温，最终达到降低过热蒸汽温度和调节过热蒸汽温度的目的。喷水减温器具有以下几种优势：其一，结构简单；其二，调温幅度比较大；其三，调节温度较为灵敏；其四，极易实现自动化。喷水减温器在电站锅炉中能够被经常采用。但是，由于减温水直接喷入到蒸汽之中，因此对水的品质要求较高。随着锅炉水质处理水平越来越高，电站锅炉所用的水基本能够达到要求，因此，大部分电站锅炉也普遍采用喷水减温器。

喷水减温器的结构形式有以下几种：（1）单喷头式减温器；（2）多孔式喷水减温器；（3）水室式喷水减温器。对电厂锅炉减温器进行内部检查时，通过内窥镜检查发现，电厂锅炉减温器内套筒前方和上壁内表面均能够发现裂纹存在，裂纹位置处于电厂锅炉减温器喷头上方。单孔喷头和过热蒸汽流通方向呈逆向布置方式，此种布置方式有利于混合减温水和蒸汽，继而提高减温效果。但是，单喷头减温器是单孔喷水，所以雾化效果比较差，加上逆向过热蒸汽导致喷水阻力逐渐增大，从而导致喷射速度逐渐减慢，水滴也无法雾化。

3 选定锅炉减温器定检方法

检查锅炉减温器的主要方法有：通过内窥镜检查发现未有任何缺陷情况下，通过运行记录不难发现，此锅炉减温器投减温水的次数比较多，相关工作人员需开展全方位的无损检测。

4 检测电厂锅炉减温器喷头的具体缺陷

确定电厂锅炉减温器喷头的具体缺陷位置和具体缺陷状况，对评估电厂锅炉减温器喷头和修复电厂锅炉减温器喷头缺陷处具有重要价值。根据电厂锅炉减温器的内部结构形态不难发现，使用渗透检测方法能够有效地检测电厂锅炉减温器喷头的缺陷状况。渗透检测的基础原理在于：在液体毛细管作用和固体染料的共同发光作用下（零部件表面被涂抹含有荧光染料的渗透液）。在光照条件下，电厂锅炉减温器喷头缺陷处的渗透液痕迹被充分显现出来，从而检测出电厂锅炉减温器喷头的具体缺陷分布形态和样貌。从相关检验结果来看，电厂锅炉减温器喷头的内外表面均布满大量的裂纹，部分裂纹已经布满整个电厂锅炉减温器喷头。裂纹的存在给电厂锅炉减温器的工作运行带来了一定的隐患，因此不利于延长电厂锅炉减温器的使用寿命。以某国产电厂锅炉减温器为例，通过检测发现，支撑该电厂锅炉减温器的内部套筒出现销钉断裂情况（而出现此种情况的主要原因是电厂锅炉减温器内部套筒频繁振动所导致）。销钉的断裂直径长达3cm，电厂锅炉减温器的热器管直径为35×10mm，套筒内部直径为2.5cm，因此，极易出现堵塞情况导致过热器管口出现过热爆炸事故。由于减温器喷管出现断裂情况，因此需适当增加减温投入次数，过热蒸汽与水温之间的差比较大，加上运行调整过程中不够及时，也会使得减温器喷管出现一系列振动行为，导致喷头出现断裂情况。电厂锅炉减温器主要是因为喷管筒体和内部套筒出现裂纹，导致减温水从断裂部位喷出，溅到减温器筒体之上，继而导致金属材料出现疲劳损伤情况，继而出现裂纹。

5 分析电厂锅炉减温器喷头缺陷的主要原因

（1）分析电厂锅炉减温器喷头缺陷的化学元素。通过制造和设计电厂锅炉减温器，采用德国制造的光谱分析仪分析电厂锅炉减温器喷头材料，发现电厂锅炉减温器喷头化学元素主要有：其一，含量0.116%的C；其二，含量0.284%的Si；其三，含量0.55%的Mn；其四，含量0.020%的P；其五，含量0.016 的S；其六，含量1.06% 的Cr；其七，含量0.316%的Mo；其八，含量0.043%的Ni；其九，含量0.018%的AI；其十，含量0.256%的V。根据相关设备光谱分析技术原则发现，电厂锅炉减温器喷头材料未出现差错。

（2）分析电厂锅炉减温器喷头缺陷的金相。采用金相显微镜和化学抛光发现，电厂锅炉减温器喷头裂纹材料为中度球化（尤其珠光体区域内呈现碳化物球化情况）。在此种情况下，必须进一步分析电厂锅炉减温器喷头的缺陷具体原因。

（3）分析电厂锅炉减温器喷头缺陷应力产生原因。从该电厂锅炉减温器喷头所出现的裂纹具体位置来看，主要位于焊缝区域内，焊接处存在应力情况。基于此，极易影响焊件工工件质量，为了不影响工件质量，需尽量避免电厂锅炉减温器喷头裂纹情况出现。纵向裂纹离喷头进水管焊接接头处比较近，说明电厂锅炉减温器喷头纵向裂纹的产生与此处的焊接应力有密切相关性。

6 锅炉减温器的设计和制造以及监督等措施分析

厂家在对锅炉减温器的套筒螺旋安装时，需严格把握好焊接质量关卡，提前做好锅炉减温器套筒螺旋的预热工作，在焊接结束后立即做好热处理工作，严格执行相关标准操作来焊接工艺，最终能够提高焊接的整体质量。除此之外，相关工作人员需建立好完善的焊接质量保证体系，将具体责任落实到人。制造厂在完成焊接工作后需做好印记，便于提高整体焊接工作质量。锅炉减温器在出厂前，厂家还需对套筒的固定螺栓角进行着色检查处理，对不合格的产品需及时返回再加工。设计单位则需严格把握好锅炉减温器的喷头和套筒螺栓质量和锅炉减温器联箱筒体，固定牢靠锅炉减温器的内部套筒，预留足够的膨胀空间，与此同时，适当加大内部套筒的限位装置。

7 结语

综上所述，在选定锅炉减温器定检方法过程中，对锅炉减温器消除安全隐患具有重要意义；对锅炉减温器的喷头缺陷进行及时修复和指导具有重要价值，不断优化锅炉减温器的具体工作时间和工作状态等，能够降低喷头缺陷发生率，在制造锅炉减温器过程中，有效地消除焊接应力相关因素也能够延缓缺陷的发生时间，均具有重要的参考价值。