新型快装水 火管热水锅炉前管板裂纹成因分析及处理

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1、学兔兔www.xuetutu.com．事故与分析·新型快装水火管热水锅炉前管板裂纹成因分析及处理53文章编号：1004—8774(2012)02-53-03新型快装水火管热水锅炉前管板裂纹成因分析及处理杨群峰(山东省特种设备检验研究院济宁分院，山东济宁272025)AnalysisandCountermeasurestoCracksoftheFrontTubePlateoftheNewTypeWater-fire作者简介：杨群峰TubeHotWaterBoiler(1970一)，高级工程师．1992年毕业于山YANGQun—feng东工业大学热动专(ShandongSpecialEq

2、uipmentInspectionInstituteJiningBranch，Jining272025，China)业，学士学位，毕业摘要：针对采用了螺纹烟管、拱形管板结构的新型快装水火管热水锅炉前管板、角焊缝后一直从事锅炉的裂纹的问题，分析了制造、运行、过冷沸腾对拱形管板的影响，并通过对同结构蒸汽锅炉的比较，定期检验及安装、维进一步阐述了热水锅炉管板出现问题的原因，提出了相应的解决办法。修监检工作。关键词：热水锅炉；螺纹烟管；管板裂纹；分析及处理中图分类号：TK229文献标识码：B0前言热水锅炉，其烟气流程为炉膛一翼形烟道一前管板一螺纹烟管一后管板一除尘器一烟囱。近几年，我市连续出

3、现了多起同一类型热水锅炉前管板裂纹泄漏事故，裂纹分布集中，均集中分布1锅炉裂纹泄漏总体特征在管板中部偏上区域，多数出现在角焊缝和管板上。(1)运行周期较短。一般使用1～2个采暖期，泄漏区域的烟管数量约占总数的1／4左右。图1为有的1个采暖期末就出现了裂纹。一台DZL2．8__o．7／95／70型锅炉前管板泄漏情况(2)未发现锅炉运行过程中水质不合格现象。照片，该锅炉在第1个采暖期末发生泄漏事故，该锅检验中烟管和管板附着锈垢不到1mm。有的锅炉炉共7排烟管，泄漏点集中在由上向下第2、3、4排烟管和管板表面几乎没有附着物。烟管的中间区域，前管板管孔区及前管板附近区域(3)均为螺纹烟管、拱

4、形管板结构。的烟管轻微结垢，厚度小于1mm。(4)同类结构的蒸汽锅炉没有类似现象。2原因分析2．1制造因素出现管板裂纹的锅炉，烟管与管板连接结构均为焊接。采用焊接连接时，一般先消除烟管外壁与管孔间存在的间隙(即进行预胀)，然后再行焊接。如果没有采用全焊透工艺，也没有进行预胀或者胀管不到位，往往使得该处连接强度较低，成为事故易发部位。在检验时，我们发现前管板烟管预胀的迹图1热水锅炉前管板泄漏点情况象不是很明显，对割除下来的烟管管端进行了检查，锅炉结构均为采用螺纹烟管的新型快装水火管发现其上面有明显的水垢和锈渣，管孔大部分区域也有水垢和锈渣附着。这也说明，出现问题的这些收稿日期：2011

5、—11-21锅炉，未进行预胀(或者胀管不到位)，便进行了焊学兔兔www.xuetutu.com54工业锅炉2012年第2期(总第132期)接。F。——环形水膜与外侧水的换热面积2．2过冷沸腾，造成烟管和管板焊缝疲劳裂纹th——金属壁温由于前烟箱结构的原因，当烟气流动遇到烟箱f——环形水膜内水的温度壁时动压变成静压，使烟管前后端产生较大压差，使f——AD界面外侧水的温度局部烟气流速加快，在烟管内入口附近产生漩涡。当锅炉运行时，前管板由于管孔处所受到的热由传热学知道，受烟气扰动影响，热边界层在烟管人负荷最高，而内壁水流速较低，F。>F。，则有Q。口段尚未形成时，其局部换热系数约为烟管内平

6、均>Q，环形水膜不断被加热，在靠近焊缝的区域首换热系数的3倍。因此前管板管端区域换热非常强先产生蒸汽，形成汽泡，由于汽泡不可能自由地游离烈，而锅炉前管板水流速较低(根据文献[3]，距离出间隙，因而水膜逐渐变成汽膜，致使管孔壁、管端前管板25mm处，其上下流速度在0．021～0．064和焊缝传热恶化，温度升高。当产生蒸汽量到一定rn／s，在某些区域还有停滞区)，当烟管与管板间存程度时，蒸汽从间隙开始溢出，并被冷水迅速冷凝，在间隙时，问隙内就会形成过冷沸腾。汽膜被破坏，锅水再一次渗人，形成水膜，周而复始，过冷沸腾有两大危害：一是容易结垢，导致金属由此产生的温度交变应力作用于管板、烟管及焊

7、缝过热。热水锅炉运行时不允许过冷沸腾现象出现。上，而焊缝处温度变化大、应力最大、强度最弱，首先正常情况下，由于水蒸发损失小，不易结生水垢，因在焊缝处出现裂纹渗漏，并不断延伸，最终造成管此水质标准对热水锅炉硬度要求较低，为0．6板、烟管管端裂纹。mmoL／L(蒸汽锅炉为0．03mmol／L)，一旦出现过冷2．3工况频繁波动对前管板及其焊缝的影响沸腾，就很容易在过冷沸腾区域出现结垢，由于水垢由于螺纹烟管的刚性较平直烟管差，约下降传热较差，从而导致传热恶化，使金