工业锅炉管板焊缝泄漏原因研究和改进措施

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1、工业锅炉管板焊缝泄漏原因研究和改进措施【摘要】在对本厂一台DZL4-1.25-AII3锅炉进行内部检验时，发现锅炉管板与烟管连接焊缝因锅炉缺水造成泄漏事故，本文针对此事故原因进行分析，提出了相应的改进措施。【关键词】锅炉；管板焊缝；缺水；泄漏；预防措施【中图分类号】TK22【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)07-0188-02本厂一台DZL4-1.25-AII3锅炉，现已使用13年，根据《锅炉定期检验规则》要求，锅炉压力容器检验检测人员在对该设备进行内部检验时，发现该锅炉管板与烟管连接焊缝有泄漏痕迹。经过进一

2、步检验，发现该锅炉高低水位报警及低水位联锁保护装置失效；锅炉烟管弯曲变形；锅炉左侧炉墙变形外拱，后烟室炉墙开裂，裂缝宽达20血。针对这种现象本文进行了原因分析，并提出相应的改进措施，以防日后发生更严重的安全事故，给员工生命安全和工厂经济造成损失。1锅炉管板焊缝缺陷原因分析：1)根据现场调查，造成该锅炉管板与烟管连接焊缝泄漏缺陷的主要原因是本厂司炉人员未按操作规程要求观察水位表，没有及时发现锅炉缺水。由于热胀冷缩，当温度升高时，物体的长度就会伸长，体积就会增大；反之，当温度降低时，物体的长度就会缩短，体积就会缩小。物体因温度升高而引起

3、的长度伸长，称为线膨胀(图1)。而引起体积增大称为体膨胀。固体的膨胀既是线膨胀又是体膨胀，液体和汽体的膨胀仅是体膨胀。DZL4-13一AIII锅炉管板受热膨胀量计算。该炉锅筒长4160mm,外径1500mm,壁厚16mm,由20°C冷炉生火到1.27MPa压力时，锅筒壁温升至1931,管板受热运行后的伸长量为？L二？L0(t2-tl)=1.05X10-5X1.5X(193—20)=0.00272m=2.72mm当锅炉缺水时管板壁温更高，此时的管板的伸长量也更大，同时烟管也受热伸长，在这种情况下司炉人员未缓慢冷却锅炉或立即停炉而直接补

4、充冷水，使锅炉快速冷却，必将造成过热的管板与烟管连接焊缝因急剧收缩开裂而泄漏。炉膛温度一般为1000°C多度，缺水严重时，管板壁温继续升高,当壁温超过350°C时，管板钢材会发生蠕变现象，使钢材强度降低，当锅内压力大于锅炉受压元件所能承受的压力时造成锅炉破坏和爆炸事故。这是锅炉管板与烟管连接焊缝产生裂纹泄漏事故的重要原因；1)司炉人员缺乏责任心，操作锅炉时注意力不集中，疏忽大意，不精心监视水位，安全意思淡薄，且司炉人员操作水平低，当发现锅炉缺水时操作不当，未按操作规程要求立即停炉并进行“叫水”操作，检查锅炉缺水情况而直接补充冷水，使

5、锅炉快速冷却，这是锅炉管板与烟管连接焊缝产生裂纹泄漏事故的主要原因；3）高低水位报警及低水位联锁保护装置失效，不能及时提醒司炉人员补充锅水，同时当锅炉水位在最低水位时未切断锅炉的鼓风机和引风机电源，停止锅炉燃烧，造成锅炉干烧缺水；4）给水自动调节器失效，当锅炉水位少于低水位时，无法自动补充锅炉给水，保证锅炉在正常水位下运行；5）水位表模糊，水位表汽水连通管堵塞、水位表各个旋塞损坏造成假水位，使操作人员判断水位失误；6）锅炉排污管道、排污阀泄漏，在排污操作时，未及时关闭、关严排污阀。7）金属疲劳作用。金属在承受大小和方向都随时间发生周

6、期性变化的交变载荷作用下，尽管载荷所产生的应力不大，低于材料的屈服极限，但长期受这种载荷的作用，往往会在它的表面、晶界及非金属夹杂物等处产生不均匀的滑移而引起裂纹，这就是金属疲劳。而疲劳裂纹的核心常常产生在几何形状不连续处等应力集中部位。这次出现泄漏事故的锅炉管板与烟管连接焊缝就符合这种应力集中部位的特征，且该台锅炉使用至今已有13年,管板处的角焊缝长期承受水位波动、压力波动、温度变化和周期性的外载荷所引起的反复作用的载荷，再加上管板处的应力集中比较严重，因而容易产生疲劳裂纹核心。此时，如果叠加出现上述的人为失误，就会加速焊缝裂纹的

7、产生，从而出现类似的事故发生。2改进措施为防止锅炉管板与烟管连接焊缝因锅炉缺水造成的泄漏事故的发生，可以采取以下措施：1）经常对操作人员进行安全教育和技术培训，提高司炉工的安全意识及责任心和司炉操作水平，严格操作规程，加强锅炉的巡回检查，杜绝疲劳操作。2）当发现锅炉缺水时，应先立即暂时停炉并进行''叫水”操作，判断锅炉缺水程度，然后针对锅炉缺水情况进行处理。“叫水"操作只适用于锅炉水位表的通水孔高于锅炉受热面最高火界和水容量较大的锅炉。“叫水”操作方法和原理：先开启水位表的放水旋塞，后关闭水位表的汽旋塞，再关闭水位表的放水旋塞，一开

8、一关重复几次，此时注意水位表内是否出现了水位，最后开启汽旋塞，关闭放水旋塞。“叫水”操作的原理是，先开启水位表的放水旋塞目的是为了冲洗水位表，关闭水位表的汽旋塞时，使水位表与锅炉的汽连通管切断，此时水位表的水旋塞并没有关闭，与锅炉的水