工业锅炉内部检验缺陷分析研究

周 波，谢屹鹏，陈 静

（河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院，河南 郑州 450016）

1 前言

工业锅炉是指向工业生产或生活用途提供蒸汽、热水的锅炉，一般是指额定工作压力不大于2.5 MPa 的锅炉［1］。锅炉定期检验是指根据特种设备安全技术规范对在用锅炉的安全与节能状况进行的符合性验证活动，包括运行状态下进行的外部检验、停炉状态下进行的内部检验和水（耐）压试验，内部检验是指锅炉在停炉状态下，对锅炉各个部位、各个部件的当前状态是否符合安全技术规范进行的符合性验证活动［2］。

为了提高检验工作质量，规范检验人员报告出具，全面提升检验人员总体素质，进一步加深检验人员对工业锅炉内部检验缺陷的理解，总结缺陷分布规律，提高缺陷检出速度和检出效率，服务企业。对照相关法律法规、安全技术规范的要求，文章采集了某年全省工业锅炉内部检验报告6 963 份，对其中124台停止运行工业锅炉内部检验报告进行统计、汇总、分析，对重点数据进行研究，以此找出工业锅炉内部检验过程中易产生缺陷的部位、易产生缺陷的类型，总结规律，为今后的工业锅炉内部检验提供重点。

2 停止运行工业锅炉统计分析

2.1 停止运行锅炉比率

工业锅炉内部检验总台数共计6 963 台，停止运行锅炉共有124 台，停止运行锅炉比率为1.78%，详见图1。其中因八大缺陷（裂纹、起槽、过热、变形、泄漏、腐蚀、磨损、水垢）停止运行的工业锅炉101台，占总停止运行锅炉的81.45%。

图1 停止运行锅炉数比率Fig.1 Ratio of boilers out of operation

因非八大缺陷（如工业锅炉因锅炉房不独立、违法修理、违法移装无任何资料、手续等原因）停止运行的工业锅炉23 台，占总停止运行锅炉的18.55%。因非八大缺陷停止运行的23 台工业锅炉涉及以下问题。

（1）因企业私自维修未提供修理手续而出具停止运行报告涉及11台。

（2）因安全附件不合格而出具停止运行报告涉及8台。

（3）因锅炉房不独立而出具停止运行报告涉及3台。

（4）除此之外，有1台所出具的停止运行报告结论是锅炉炉膛内后部排污管保温脱落和炉墙开裂造成漏水严重。

2.2 停止运行锅炉类型数对比

停止运行锅炉共有124 台，其中，蒸汽锅炉107台，热水锅炉17台，详见图2。由此可以看出蒸汽锅炉的数量远远超出热水锅炉的数量，这也与蒸汽锅炉在使用中的数量占据绝大多数相符合。

图2 停止运行锅炉类型数对比Fig.2 Comparison of types of boilers out of operation

2.3 停止运行锅炉缺陷类型分析

工业锅炉缺陷分布规律主要按裂纹、起槽、过热、变形、泄漏、腐蚀、磨损、水垢共八大缺陷类型进行分析。124 台停止运行的工业锅炉中因锅炉本体缺陷停止运行的为101 台，总缺陷数为166 台，其中存在裂纹缺陷13 台，占总缺陷数的7.83%，占停止运行台数的10.48%；存在过热缺陷15 台，占总缺陷数的9.04%，占停止运行台数的12.10%；存在变形缺陷33 台，占总缺陷的21.02%，占停止运行台数的26.61%；存在泄漏缺陷46 台，占总缺陷数的27.71%，占停止运行台数的37.10%；存在腐蚀缺陷15 台，占总缺陷数9.04%，占停止运行台数的12.10%；存在磨损缺陷数3 台，占总缺陷数1.81%，占停止运行台数的2.42%；存在水垢缺陷数41 台，占总缺陷数24.70%，占停止运行台数的33.06%。详见图3，其中总缺陷数为锅炉八大缺陷统计之和。

图3 停止运行锅炉缺陷类型比例Fig.3 Proportion of defect types of boilers out of operation

2.4 停止运行锅炉缺陷所在部位分析

锅炉本体缺陷在受压元件上分布情况，分布在锅筒40 台，占总缺陷数166 台的24.10%，占内检总数的0.57%；分布在封头、埋管、顶棚管、后棚管、人手孔圈、冲天管、下脚圈各1 台，占总缺陷数166台的0.60%，占内检总数的0.01%；分布在管板16台，占总缺陷数166 台的9.64%，占内检总数的0.23%；分布在炉胆5 台，占总缺陷数166 台的3.01%，占内检总数的0.07%；分布在水冷壁41 台，占总缺陷数166 台的24.70%，占内检总数的0.59%；分布在对流管束6 台，占总缺陷数166 台的3.61%，占内检总数的0.09%；分布在集箱15 台，占总缺陷数166 台的9.04%，占内检总数的0.22%；分布在水（汽）管10 台，占总缺陷数166 台的6.02%，占内检总数的0.14%；分布在烟管33 台，占总缺陷数166 台的19.88%，占内检总数的0.47%；分布在拉撑件、省煤器、过热器各2 台，占总缺陷数166 台的1.20%，占内检总数的0.03%。详见图4。

图4 不同缺陷部位停止运行锅炉数量分布Fig.4 Distribution of the number of boilers out of operation at different defect locations

2.5 停止运行锅炉炉型分析

单锅筒纵置式锅炉72 台，占停止运行总台数的58.06%；单锅筒横置式锅炉4台，占停止运行总台数的3.23%；双锅筒纵置式11台，占停止运行总台数的8.87%；双锅筒横置式锅炉3 台，占停止运行总台数的2.42%；立式水管式锅炉16台，占停止运行总台数12.90%；卧式内燃式锅炉7 台，占停止运行总台数5.65%；立式火管式、强制循环式、快装纵置式锅炉2 台，占停止运行总台数1.61%；有机热载体锅炉5 台，占停止运行总台数4.03%。详见图5。

图5 停止运行锅炉炉型分析Fig.5 Analysis of boiler types out of operation

2.6 停止运行锅炉水处理方式分析（见图6）

图6 停止运行锅炉水处理方式分析Fig.6 Analysis of water treatment methods for boilers out of operation

从图6 可以看出这124 台停止运行锅炉主要采用炉外水处理和锅内加药方式，分别占停止运行锅炉总台数的33.06%和64.52%，其中由锅炉本体缺陷停止运行的101 台锅炉采用炉外水处理方式的有70 台，采用锅内加药方式的有31 台，炉外水处理方式出现问题的锅炉数量较多。

3 结论

综上所述，因本体八大缺陷而停止运行的工业锅炉101 台，因管理方面原因而停止运行的工业锅炉23台，总结如下。

八大缺陷和非八大缺陷所占百分比可以看出，因八大缺陷原因停止运行的工业锅炉占比较高，在工业锅炉的检验过程中应为重中之重，非八大缺陷原因停止运行的工业锅炉占比也不低，所以在检验过程中也应重点检验。

从蒸汽与热水锅炉台数对比可以看出，蒸汽锅炉在现代工业中应用较多。

从停止运行锅炉缺陷所在部位和停止运行锅炉缺陷类型分析，工业锅炉在内部检验中发现缺陷以锅炉的锅筒、管板、炉胆、集箱、烟管、水冷壁、对流管束、拉撑件主要受压部件的裂纹、变形、泄漏、腐蚀、水垢等缺陷为主，耿亚鸽［3］也发现了类似的规律。

从锅筒、集箱、烟管腐蚀、泄漏缺陷产生的原因分析：（1）锅炉内部腐蚀中，水侧的腐蚀主要是氧腐蚀，其腐蚀形态多以凹坑、斑点状出现，腐蚀物为鼓包状的凸起，其实质是电化学腐蚀。首先，锅炉给水主要采用含有大量溶解氧的软化水，使得含有大量溶解氧的补充水进入炉内；其次，自然循环锅炉由于水流速度低，不能将循环水中因加热析出的氧气及时带出锅外排走，而必然附着在金属壁上，形成氧腐蚀。烟侧腐蚀主要是由于炉膛内和烟道内存在较大量的二氧化硫、二氧化碳等气体，在一定条件下生成亚硫酸和碳酸，从而使金属构件受到腐蚀。锅炉燃煤是造成锅炉烟侧腐蚀的根本原因，炉膛内管受热面同时会受到高温或低温、空气、水蒸汽以及烟气的作用，表面较容易氧化。另外，停炉期间未做好保养，由于烟管等部件表面潮湿，外界空气进入，会引起金属表面大面积氧化腐蚀。（2）烟管泄漏缺陷产生的主要原因分析，烟管泄漏是工业锅炉较易发生的缺陷，在内部检验时打开烟箱发现烟管管端有结灰、结垢、渗水等泄漏现象。分析其主要原因可能是烟管和管板采用焊接，该处存在较大的焊接应力，通常在应力集中处腐蚀会更严重，由于介质对烟管的腐蚀和应力集中共同作用导致烟管穿孔泄漏。

从管板裂纹泄漏缺陷产生的主要原因分析：由于烟气温度高，管端伸出管板表面部分过长，伸出部分直接与高温烟气接触，热负荷大，因结垢造成冷却条件差，长时间局部过热，材质劣化，将引起材料冲击韧性下降，容易发生管板脆性开裂，且造成泄漏。

从烟管、水冷壁管、对流管束、炉胆变形缺陷产生的主要原因分析：（1）烟管变形的锅炉一般是水位控制不好的问题。烟管变形一般位于高温侧的上排，变形最严重的部位一般是在高温烟气的进口处，或有缺水现象，或水位控制装置失灵，造成锅炉反复多次缺水，烟管受高温烟气加热且得不到锅水的可靠冷却，管壁超温，产生过量的线膨胀，在两端管板的局限下，产生塑性变形。由司炉工操作不规范、使用单位管理制度不完善、管理不到位引起。王万义对一起事故的分析，也验证了类似的事故原因［4］。（2）由于水冷壁管、对流管束受高温辐射热，通常由于使用单位水处理水质不达标，造成水冷壁结有水垢或水循环故障，影响传热，使管壁温度升高，在高温条件下材质强度下降，引起水冷壁管、对流管束鼓包变形，甚至泄漏。缺水会导致管子弯曲变形。一是使用单位的锅炉操作人员和水处理操作管理人员操作不当，造成锅炉水质处理不合格和锅炉排污不科学、不到位，致使锅炉的烟管、锅筒及水冷壁管等主要受压元部件结大量水垢；二是没有做好科学的定期排污工作，加速了锅筒、烟管及水冷壁管等主要受压元部件上的水垢形成。锅炉严重缺水会使水循环破坏，管子得不到可靠冷却，金属过热，刚性降低，发生弯曲变形。

从停止运行锅炉炉型分析，单锅筒纵置式锅炉、双锅筒纵置式锅炉、立式水管式锅炉占停止运行总数前列，在内部检验时对此炉型要认真对待。

从停止运行锅炉水处理方式分析，目前锅炉水处理的主要方式是炉外水处理和锅内加药，炉外水处理在内检时要认真查看水处理设备，并且要根据水（介）分析报告进行综合研判。