浅谈锅炉“四管”防磨防爆检查重点与方法

浅谈锅炉“四管”防磨防爆检查重点与方法

燕学军 

晋控电力山西工程有限公司  山西   太原     030006

【摘 要】锅炉承压部件防磨防爆工作是发电企业防止机组非停的一项重要工作之一，由于他涉及锅炉、金属、化学、热工、焊接等专业，是一种非常庞杂、专业性非常强的系统性工作。本文主要介绍了锅炉四管常见的失效方式，重点阐述了在役电站锅炉“四管”防磨防爆检查重点和检查方法。

【关键词】  锅炉 四管 防磨防爆 技术措施

1  前言

造成锅炉四管泄漏有诸多因素，常见的有腐蚀、磨损、应力、疲劳、强度等，这些因素目前无法做到在线监测，在机组运行中很难觉察到，因此锅炉在运行过程中“四管”泄漏的风险总是存在的，这些因素所产生的“四管”缺陷不断累积，就会发生“四管”泄漏。防止“四管”泄露的发生要求相关管理人员和防爆检查人员必须掌握四管常见的失效形式及分布范围，掌握四管检查重、方法及技术措施。

2.锅炉受热面失效的主要形式及特征

2.1锅炉受热面常见失效形式:

1）磨损: 飞灰磨损、机械磨损、吹灰磨损、漏风磨损；

2）过热：长期超温过热、短期超温过热；

3）腐蚀：水汽侧蚀（氢腐蚀、氧腐蚀、垢下腐蚀）、烟气侧腐蚀（高温腐蚀、

低温腐蚀）；

4）疲劳：热疲劳、机械疲劳；

5）其他失效形式：设计缺陷、安装缺陷、焊接缺陷、异种钢焊口。

2.2 各种失效特征

2.2.1 磨损：磨损爆管是锅炉受热面最为常见的一种缺陷类型。磨损有：飞灰磨损、机械磨损（碰磨）、吹灰磨损、漏风磨损。

①飞灰磨损：飞灰磨损机理高速烟气携带的飞灰颗粒冲击受热面金属壁面时，对金属壁面产生冲击和切削作用，形成受热面磨损。

②机械磨损：相互接触的两个构建产生相对运动的摩擦，引起机械能量的消耗并转化而放出热量，产生磨损。

③吹灰器吹损：由于吹灰器的吹灰角度、吹灰压力、吹灰频率及吹灰器运行中的卡涩问题造成的吹灰蒸汽对管壁的吹损减薄。火焰监视冷却风卡涩造成水冷壁吹损减薄爆破。

受热面磨损的失效特征是管壁有明显的磨损痕迹，管壁有局部减薄现象，但管材金相组织为发生变化。

2.2.2过热：

超温是指因某种原因导致管子金属实际工作温度超过钢材允许的下临界点温度，在介质内压作用下发生破坏的故障现象。一般分为短期超温爆管和长期超温爆管两类。

① 长期过热爆口特征是破裂前口径涨粗很多；涨粗的范围也较大；金属组织变化，破口并不太大；断裂面粗糙不平整，边缘钝、不锋利；破口边上有众多的平行于破口的轴向裂纹，管子外表出现一层较厚的氧化皮，脆而易剥落。

② 短期过热爆口特征是破口附近管子胀粗较大，破口张嘴很大，呈喇叭状，破口边缘锐利减薄较多，断裂面光滑，破口两边呈撕薄撕裂状，在水冷壁管的短期过热爆管破口内壁，由于爆管时管内汽水混合物急速冲击，而显得十分光洁，并且短期过热爆管的管子外壁一般呈蓝黑色。

2.2.3腐蚀

腐蚀是锅炉受热面比较常见的缺陷，其主要是由受热面表面金属和其他物质之间发生化学反应，导致金属表面腐蚀；按照腐蚀原理的差异，可以将其划分为烟气侧腐蚀与汽水侧腐蚀两种类型。

①汽水侧腐蚀主要有氢腐蚀、氧腐蚀、垢下腐蚀等，其主要特征是管子内壁有凹凸不平的腐蚀坑点，常态下无法观察到，只有割管检查才能发现；

②烟气侧腐蚀主要有高温腐蚀、低温腐蚀等，其特征是管子表面有凹凸不平的腐蚀坑点，并有腐蚀物，腐蚀严重时管壁明显减薄和不平的棱角。

2.2.4.疲劳

由于受热面结构或管路间结构不合理，长期由于热应力、结构应力或残余应力超过金属允许值而形成失效。锅炉受热面发生疲劳的最终结果是受热面发生微型裂纹，疲劳是受热面的隐性缺陷很难被发现。

① 热疲劳：当受热面管由于温度的反复变化而引起其金属材料的疲劳现象称为热疲劳。

② 机械疲劳：受热面管子在循环应力和交变应力的作用下，产生裂纹或突发性断裂的过程称为机械疲劳。

2.2.5.设计、安装、焊口缺陷、异种钢焊接接头、运行不当

① 安装问题：鳍片末端未形成圆弧过渡，产生应力集中，导致鳍片开裂延伸至管壁

② 异种钢焊接接头开裂：奥氏体钢和珠光体钢的线膨胀系数差别很大，他们组成的焊接接头往往产生很大的内应力，是导致焊接接头失效的重要因素之一。

3.  受热面防磨防爆检查重点部位

3.1水冷壁受热面

水冷壁主要应检查管子有无变形、鼓包、磨损、吹损、拉裂、高温腐蚀等失效类型。重点检查部位：

1) 燃烧器周围和热负荷较高区域的检查：

① 是否有明显结焦、腐蚀、过热、变形、磨损、鼓包，鳍片有无损伤，鳍片与水冷壁的连接焊缝有无开裂、咬边等；管壁有无冲刷、磨损和腐蚀。

② 对于四角切圆燃烧锅炉，应注意燃烧器喷口处及附近区域；对于四角切圆燃烧锅炉应检查四面墙热负荷较高的区域是否存在高温腐蚀，并进行测厚。   

③ 对于前后对冲燃烧锅炉，应注意燃烧器让位弯管处；对前后对冲燃烧锅炉的两侧墙高温腐蚀区域进行测厚。

④ 燃烧器区域各弯管之间连接密封件焊接部位开裂拉伤检查、烧损变形检查

⑤ 采用低氮燃烧的锅炉应对燃烧器与燃尽风之间的水冷壁进行腐蚀观测，测量水冷壁腐蚀管管壁厚度，计算腐蚀速率。

2）冷灰斗区域管子的检查

① 应无落焦碰伤、砸扁、磨损，管壁应无明显减薄。

② 检查冷灰斗处前后墙水冷壁与侧墙水冷壁连接处密封有无撕裂现象。

③水封槽区域水冷壁管外壁腐蚀、裂纹，鰭片开裂情况。

④密封连接件变形、烧损、焊接损伤情况。

⑤定点监测斜坡及冷灰斗弯管外弧处的管壁厚度。

⑥ 对于螺旋式水冷壁，应对冷灰斗与两侧墙的4 个角进行磨损量检查，重点检查1、4号角的磨损。

3)所有人孔、看火孔周围的水冷壁管应无拉裂、鼓包、明显磨损和变形等异常情况。

4) 吹灰器辐射区域的检查：

①水冷壁应无裂纹、明显磨损、龟裂等。

②吹灰器孔区域各弯管之间连接密封件焊接部位应无开裂、拉伤、烧损变形。

5) 防渣管检查：

① 管子应无明显飞灰磨损、碰磨。

②后墙水冷壁防渣管根部密封板、承重筋板应无开裂、烧损、磨损、变形拉裂等。

3.2炉内受热面及水平烟道受热面（过热器、再热器）检查：

炉内及水平烟道受热面（过、再热器）的主要失效形式有过热、磨损、蠕胀和腐蚀等。因烟气温度偏差和工质温度偏差的双重作用，致使部分过、再热器存在超温现象。

1）吹灰器附近的包覆管表面应无明显冲蚀减薄；包覆过热器管及人孔附近的弯管应无明显磨；吹灰器通道的过热器、再热器防磨瓦烧损、变形、脱落、移位及受热面管吹损情况；

2）顶棚过热器管应无明显变形和外壁腐蚀情况；顶棚管下垂变形严重时，应检查膨胀和悬吊结构。

3）穿墙 （顶棚）管子应无碰磨，与高冠密封结构焊接的密封焊缝应无裂纹。

4）高温过热器、再热器弯头与烟道的间距应符合设计要求，管子表面应无明显磨损。

5）屏式过热器、再热器冷却定位管、 自夹管有无明显磨损和变形，管卡有无脱开、脱落、碰磨等现象，弯头与烟道的间距应符合设计要求。

6）高温再热器迎流面及其下弯头应无明显变形、鼓包等情况，磨损、腐蚀减薄量符合本标准要求；应在下弯头外弧选点测量壁厚。

3.3尾部烟道蛇形管受热面检查：

1）形管排的弯头及穿墙管部位

蛇形管排弯头部位，要检查管排变形和端部间隙是否大于管排横向间距，避免端部出现烟气走廊。穿墙管部位，主要检查炉墙耐火保温是否脱落，对装有防磨瓦的弯头及迎火面直管段，要重点检查护扳是否烧损、变形、脱落、错位，必要时做修复调整更换。

2）蛇形管排管卡子、吊耳部位

蛇形管排的卡子，主要是为使管排平整，烟气均匀通过，防止出现烟气走廊的固定措施。因此，要检查卡子是否脱落、错位或被烧损，必要时修复或更换卡子。还有因管排变形造成与吊耳相互摩擦，防磨护铁过长与包墙管相互摩擦。使管壁减薄的部位。

3）吹灰器通道吹灰范围内的受热面管（尤其是缺少护铁或护铁翻转的第一根管以及错乱排管上）极易被吹损减薄。

3.4循环流化床炉重点检查部位：

1）炉膛水冷壁“三口”（播煤口、回料口、风口）浇注料脱落、开裂部位；密相过渡区水冷壁；防磨梁上水冷壁；炉膛四角水冷壁；炉膛上部出口附近后墙水冷壁；

2）过热器、再热器穿墙部位；漏风部位等；

3）分离器靶向区；尾部烟道前墙、中隔墙拉稀管；

4）尾部烟井蛇形管受热面重点检查部位与煤粉炉相同。

4  磨防爆检查的方法：

根据实际工作经验，借鉴相关专业人员的通常做法，总结了一套防培防爆的检查方法有：宏观检查法、光照法、手摸法、仪器检测法、水压试验法等。

1）宏观检查法：主要是在明亮的灯光照射下用肉眼直接检查，由于肉眼有特别大的景深，又可迅速检查较大的面积，对色泽、断裂纹理的走向和改变有十分敏锐的分辨率。用肉眼可观察胀粗，鼓包、磨损、变色裂纹等缺陷，对异常部位应重点检查。这种检查法比较简单，只能发现肉眼所能看到的钢材表面缺陷，其效果在很大程度上决定于检验人员的经验和熟练程度。

2）光照法：手电筒通过调节可以聚光，将电筒靠近管壁使射出的光线平行于壁表面，则外表面有腐蚀或变形产生的凹坑呈现出明显的阴影。手电筒检查法采用逆光检查效果较好，缺陷容易被发现。

3）手摸法：手摸法是目前任何仪器无法替代的一种检查方法，首先根据经验迅速确定磨损部位，用眼睛查看磨损痕迹，然后用手去触摸，磨损严重的部位光滑、有凹坑、平面、棱角等不圆滑的现象，这时可用卡尺、样板卡规测量剩余壁厚。

4）仪器检查法：用测厚仪测量壁厚；用游标卡尺或卡规测量蠕胀。

①检查管壁厚。用便携式超声波测厚仪对被已经磨损或者腐蚀减薄的管壁进行测厚，检查管壁剩余厚度是否在允许范围之内。测量正常磨损管道的壁厚，与上一次记录对比，以便确定受热面管的磨损速率。

②检测管子蠕胀，用游标卡尺或卡规管子外径是否有蠕胀现象，检验时从被查部位选择3-4个位置测量管外径，将测得的四个外径的平均值与基础测量值比较其差值即为管径的蠕胀值。

5）水压试验法：

水压试验检查应注意检查焊口各承压部件有无渗漏。用肉眼观察各受热面或焊口有渗漏或浸润现象；用手触摸受热面是否有明显的胀粗现象。在一些特别难检查的地点，还可用可伸缩的内窥镜进行检查。检查时如发现焊缝处有渗漏或浸润现象，可在渗漏处表面，用棉纱擦拭干净，以便明缺陷的性质。

通过以上这些方法的相互合理运用，可更加有效地进行防磨防爆检查工作，减少“四管”泄漏的可能。

5  防止锅炉“四管”泄漏的技术措施

1）技术改造措施：

①对受热面管材进行升级改造。频繁发生超温爆漏的过热器、再热器热器进

行升级改造，选用较高级别的钢种。如将原有的低等级的耐热钢更换成具有高的抗拉强度、高温蠕变、持久强度和高的抗氧化性和高的韧性的优质耐热钢。

②对受热面结构形式进行改造，如将容易发生磨损泄漏的螺旋形鳍片或光管

省煤器改造为H型鳍片省煤器等。

2）修理措施：

①管排整治。在检修中重点治理管排错乱现象，保证管排节距均匀，防止发生错排及乱排的现象，以免使烟气在此处形成烟气走廊或产生局部流速增加，而对管子造成冲刷磨损；清理管排之间的积灰和杂物，防止形成局部涡流或改变气流方向，对管子造成飞灰磨损。

②加装防磨装置。在易发生磨损的部位加装防磨瓦。在水平烟道屏式受热面、尾部烟道蛇形管受热面迎风面加装防磨瓦；在吹灰器通道受热面加装防磨瓦；在尾部烟道蛇形管受热面悬吊管的受热面，可在悬吊管处加装防护盖板；在尾部烟道后包墙处加装阻流装置等措施，防止或预防磨损；也可在又相互碰磨的部位加装防磨瓦。

③更换管段。对磨损超标、有蠕胀或有其他缺陷的管段，按照原管道的材质、规格进行更换。

④清理受热面。用高压水冲洗设备或其他设备对炉内受热面的积灰或结焦进行清除，减少管道积灰增加传热，减小管壁表面腐蚀。

⑤防磨喷涂。对大面积腐蚀或磨损的水冷壁管进行金属喷涂，尾部受热面可进行冷喷涂，可延缓磨损或腐蚀。

⑥循环硫化床锅炉水冷壁管进行金属喷涂，可加装防磨浇注料、防磨梁、防磨格栅等措施。

⑦吹灰器检修，消除吹灰器卡涩、泄漏等缺陷，调整吹灰器行程、压力、温度和频次等。

参考文献

1、《大型火电机组检修使用技术丛书锅炉分册》，中国电力出版社，郭延秋。

2、《锅炉设备检修》，中国电力出版社，鄢晓忠。

3、《锅炉“四管”防磨防爆检查工作探讨》，李胜，杨晓松。