论文锅炉锅筒鼓包原因分析及预防(附金相)

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1、一台锅炉锅筒鼓包原因分析及预防2010年在对我市某化工企业一台2T/H的卧室快装锅炉进行内部检验时，发现锅筒底部距前管板750mm处有一个400×350mm、高度为30mm的鼓包，。锅炉受压部件水侧水垢厚度（3-4）mm，锅筒底部尤其是鼓包区域堆积大量水垢片，最高堆积厚度达150mm左右。炉膛内鼓包外表面有明显的氧化皮，厚度为1.0mm左右（其中鼓包顶部氧化皮厚度为1.5mm），经锤击脱落。经测厚发现鼓包处壁厚减薄明显，其中厚度最薄处位于鼓包的顶部3（如图1），壁厚为10.2mm，该台锅炉型号为DZL2-1.0-AⅡ，2008年12生产，锅筒直径为1620mm,长度为324

2、0mm。锅筒材质为16MnG，壁厚为14mm。图11.2图1为切割下来的锅筒钢板，其中3为鼓包区域，2和4为鼓包边缘区域，1和5为未鼓包区域。图2锅筒鼓包处内外部及邻近区域布氏硬度图2为鼓包处及邻近区域硬度测试曲线，一般16MnG经热轧或正火处理后的布氏硬度在150~200之间，从图2中可知，锅筒内部的布氏硬度在整体较锅筒外部高8.5HB，鼓包处外部抗拉强度，由经验公式求得约为σbmin=3.45×118=407.1MPa，比16MnG材质正常的抗拉强度值（σb=525MPa）低117.9MPa，下降了22.5%。通常材料的抗拉强度只允许下降5%。1.3化学成分分析使用Ar

3、c-Met8000光谱仪，对锅筒鼓包处的内外面进行光谱分析，结果表明：锅筒外部鼓包处的C含量最低，仅0.126%，而该锅筒的原始C含量为0.15%，脱碳较为严重。而锅筒外部较锅筒内部脱碳更严重，这与外部直接受炉膛的高温火焰加热有关，由于C含量下降较多，导致材料的强度下降明显。1.4金相分析对鼓包区及鼓包邻近区域进行金相分析，如图3a、b所示。图3锅筒鼓包处及邻近区域显微组织分析表明，远离鼓包区域，组织较为正常，为均匀分布的F+P，硬度稍微下降，有轻微的条带状和撕裂状痕迹，珠光体球化轻微；处于鼓包边缘区域的金相组织出现明显的偏析，条带状和撕裂痕迹非常明显，硬度下降幅度较大，部

4、分组织表面有氧化痕迹，部分珠光体球化严重；处于鼓包区域的金相组织大部分是铁素体，锅筒外部过烧较严重，晶界模糊，部分组织颜色发蓝发红，珠光体大部分球化，导致力学性能恶化，微观组织有被撕裂的痕迹，强度下降，表明该处长期承受了Ac3左右的高温。1.5运行情况分析检查该炉的水处理设备发现，由于该司炉工未经水处理操作培训，对离子交换器的运行知识较差，且责任心不强，树脂再生不及时，水处理工作流于形式。经查该炉四份水质抽查分析报告都不合格，，有3份给水硬度严重超标，达3.5mmol/L~4.0mmol/L（远远超过标准0.03mmol/L）。炉水的溶解固形含量超过3500mg/L，最高达

5、6300mg/L。该锅炉排污方式为定期排污。在溶解固形含量超标情况下，由于定期排污量不够，不能及时排除锅内形成的水渣，部分水渣又在受热部位聚集成二次水垢。随着锅筒内的水不断蒸汽浓缩，水中盐类物质的浓度随之不断增大，当达到饱和时，就会在蒸发面上析出沉淀，形成水垢。管理部门发现该锅炉从水质不合格后，在年检前三个月往锅炉内添加除垢剂，添加除垢剂后未能对炉水进行及时监控及打开人孔进行锅筒内部脱落水垢的清理，导致锅筒底部沉积了大量垢渣，锅筒过热鼓包。1.6锅炉的结构分析该锅炉为单锅、纵置式链条炉排锅炉，锅筒鼓包处正好位于燃烧室温度最高处，直接随火焰辐射和冲刷，是热负荷最高的部位。该锅

6、筒底部沉积的水垢厚度达150mm左右。水垢的导热率仅锅炉钢板的数十分之一到数百分之一，使锅筒鼓包处钢板吸收的炉膛高辐射热量难于传导给锅水，致使钢板金属壁温不断升高，当长期经受超过钢板金属的许用温度时，金属发生过热甚至过烧，在锅筒内压作用下，最终导致鼓包。2处理方案根据《锅炉定期检验规则》第十九条第3款之规定“承压部件的变形不超过下述规定时可予以保留监控，变形超过规定时一般应进行修理（复位、挖补、更换）：（1）筒体变形高度不超过原直径的1.5%，且不大于20mm；”第4款之规定”承压部件的材质发生过烧，应判定其范围，必要时进行挖补或更换；”对于锅筒鼓包部位须做挖补修理。并按《

7、锅炉化学清洗规则》的规定对锅炉进行化学清洗。3预防措施由上可知，由于给水硬度长期超标，定期排污时操作不当，以及长时间不进行清渣除垢，造成锅筒底部沉积了大量水垢（渣），使传热恶化，导致蠕变鼓包变形事故的发生。建议使用单位采取以下预防措施：（1）加强日常水质处理，水质应符合GB1576-2008《工业锅炉水质》标准要求。（2）应做好定期排污工作，严格控制好排污量，防止垢渣沉积在锅筒底部。（3）应定期清理锅内垢渣，必要时可请有资质单位进行化学除垢。