锅炉爆管成因分析及处理措施

李林

（甘肃省安装建设集团公司，甘肃　兰州　730050）

锅炉爆管成因分析及处理措施

李林

（甘肃省安装建设集团公司，甘肃兰州730050）

锅炉是一种受压设备，它经常处于高温下运行，而且还受着烟气中有害物质的侵蚀和飞灰的磨损，如果管理不严、使用不当就会发生锅炉事故，严重时会发生破坏性事故，造成不可弥补的损失。因此，我们必须了解锅炉运行时的安全操作步骤，以及各种事故的预防方法和应对措施。本论述主要分析了锅炉爆管的原因，在探讨原因的基础上，对锅炉爆管问题的产生、预防、处理进行研究，以期为今后锅炉安全稳定的运行和管理提供参考，降低爆管概率。

锅炉；爆管；处理措施

1　锅炉爆管的危害

在所有锅炉事故中除锅炉爆炸事故外锅炉爆管事故就是最严重的事故，是最危险的事故之一。锅炉爆管事故在实际运行中是一种较常见的事故，屡有发生，后果惨重。锅炉运行的过程中，很多原因会导致锅炉发生爆管，这种事故性质严重，需要停炉检修，从而影响生产。如果爆管裂口较大，会损坏临近的管壁，可使临近的管壁喷射穿孔，破坏设备，冲塌炉墙，造成人员伤亡，并能在短时间内造成锅炉严重缺水，使事故扩大。因此，为了尽量防止锅炉运行过程中出现爆管的问题，应采取有效的措施来避免锅炉出现爆管，保证锅炉的有效运行。

2　金属在长期高温条件下组织的变化

金属在长期高温条件下工作，不但会发生蠕变、断裂和应力松弛等形变过程，而且还会发生一些组织和性能的变化和其他损坏。这一点和室温下使用的钢材不同，在室温条件下，钢的组织和性能较稳定，不随时间而改变。

金属（主要指的是钢）在高温下长期运行中发生的组织变化主要有：

2.1珠光体的球化和碳化物聚集长大

珠光体球化会使钢的蠕变极限和持久强度下降。珠光体球化对钢材的高温机械性能影响是很大的，它会加快金属在高温下蠕变速度，加快钢材的破坏。

2.2石墨化

渗碳体是一个不稳定的化合物，它在适当的条件下会发生分解而形成奥氏体和石墨或铁素体和石墨。在正常室温下，这一过程实际上是不进行的，但它随着温度的升高，而急剧加速。

石墨化将大大降低机械性能。石墨在基础组织中可以认为是空洞和裂缝，所以大大削弱钢材的机械性能，使钢材的强度极限、工作韧性大大下降，从而使钢材脆性增加。

2.3合金元素的重新分配

钢材在长期高温条件下，除了会发生珠光体球化和石墨化现象外，还会发生合金元素从固溶体中逐渐向碳化物扩散，使碳化物中的合金元素逐渐增多，引起合金元素的重新分配。

合金元素的重新分配，会使钢材的高温机械性能发生变化，从而使该材料在该温度下强度极限降低约一半。

3　锅炉爆管的原因分析

3.1锅炉运行中操作不当，炉管受热或冷却不均匀，产生较大的应力

（1）冷炉进水时，水温或上水速度不符合规定：启动时，升温升压或升负荷速度过快；停炉时冷却过快。（2）机组在启停或变工况运行时，工作压力周期变化导致机械应力周期性变化；同时，高温蒸汽管道和部件由于温度交变产生热应力，两者共同作用造成承压部件发生疲劳破坏。

3.2结构不合理造成的水循环破坏

锅炉设计、制造不良，水循环不好；在检修时，管内被脱落的水垢堵塞；由于运行操作不当，使管外结焦，受热不均匀，破坏了正常水循环。

因结构不良引起的爆管有以下特点：（1）由于对水处理工作不够重视致使锅炉水冷壁管壁温度超过饱和温度后，使壁面上产生气泡，但管内温度仍低于饱和温度，气泡在脱离壁面后被冷却重新凝结而消失，周而复始，使水中的盐析出，也就造成水垢不断在管壁上形成，严重时几乎把管堵死；（2）爆管多发生在锅炉运行数百小时以内；（3）爆管前材料已有严重变形；（4）与爆管邻近的炉管也可能有变形和承受高温的迹象；（5）爆口处在水循环较弱的区域，炉管温度达700℃以上，晶粒明显胀粗。

3.3运行中，气温超限，使管子过热，蠕变速度加快

超温是指金属超过额定温度运行。超温分为长期超温和短期超温，这是一个相对而言的概念，没有严格时间限定。超温是针对运行而言，过热是针对爆管而言。过热也分为长期过热和短期过热两大类，长期过热爆管是指金属在应力和超温温度的长期作用下导致爆破，其温度水平要比短期过热的水平低很多，通常不超过钢的临界点温度。短期过热爆管是指，在短期内由于管子温度升高在应力作用下爆破，其温度水平较高，通常超过钢的临界点温度，会导致金属组织变化发生相变。

长期过热是一个缓慢的过程，锅炉运行中管子长期处于设计温度以上而低于材料的下临界温度，逐渐发生碳化物球化、管壁氧化减薄，持久强度下降、蠕变速度加快而导致爆管。根据工作应力水平，长期过热爆管可分为三类：高温蠕变型、应力氧化裂纹型和氧化减薄型。高温蠕变型、应力氧化裂纹型过热爆管主要发生在过热器中，氧化减薄型过热爆管主要发生在再热器中。长期过热的主要原因包括热偏差、热力计算失误、错用钢材及异物堵塞。

短期过热是一个突发过程，运行中管子金属温度超过材料下临界温度，因内部介质压力作用发生爆裂。短期过热通常发生在水冷壁、过热器和再热器向火面。

3.4材质不合格

管材本身在制造过程中就存在质量问题，验收和选用把关不严，使管束焊接质量不过关，造成爆管。管材的质量问题主要有：管壁薄厚不均匀且管壁上有裂纹，局部严重锈蚀且有机械损伤。

3.5安装缺陷

锅炉安装的缺陷种类很多。造成炉管变形，泄露的缺陷主要有：炉管伸入联箱内的长度过长；炉管和汽水分离器内有异物；水位计显示虚假水位；炉管未焊透和炉管没有热胀冷缩以及管子安装时有机械损伤。

3.6水质不良造成的水冷壁爆管问题

现象：轻微破裂，焊口泄露时，会发生蒸汽嘶嘶声，给水流量略又增加；严重时，爆管处有明显爆破声和喷气声，炉膛负压变正，给水流量不正常大于蒸汽流量。

炉水给水品质长期超标，水质不符合标准，没有水处理措施或对给水和锅水的水质监管不严，使管内结垢或腐蚀，致使局部热阻力增大而造成管壁过热，强度降低。

（1）结垢增加热阻，从而使管壁温度增加，金属强度降低；（2）结垢减少炉管流通截面积，增加流动阻力，降低循环有效压头，当结垢严重时甚至堵塞管道；（3）管材质量不合格，焊接质量不佳，或吹灰不当；（4）水冷壁管氧化及腐蚀，由于管内蒸汽流速很低，管子冷却状况极差，就会使管壁温度大大提高，管子表面就全被氧化。同时管内蒸汽由于流速很小或停滞将产生蒸汽腐蚀，这就会造成管壁厚度减薄，强度降低。

4　发生锅炉爆管事故的处理措施

当爆管不严重，水位计还能显示炉水水位，同时炉水水位还能维持锅炉运行，这时应降低负荷运行，启动备用锅炉后再关停故障炉。当水位计上已读不到水位数值且炉水水位和汽压已不能维持锅炉运行时，应立即关停故障炉，这时炉膛温度处于过高状态，切不可急于补水，以免锅炉发生爆炸。此时引风机应继续运转排烟降温，等炉膛内烟气和蒸汽排完后方可停机。若有数台锅炉并行运行时，应及时切断蒸汽母管和故障锅炉的连接。

5　锅炉爆管的预防对策

5.1加强水质处理管理

加强水质处理管理，使水质符合GB1576-85（低压锅炉水质标准）。

5.2按锅炉操作规程要求正确操作

锅炉在点火、压火时应按锅炉操作规程要求正确操作，禁止先火燃烧起来才开循环泵，禁止先停循环泵再压火。压火过程中应进行检查，防止火燃烧起来。一旦火燃烧起来，应立刻采取措施启动循环泵进行循环，防止水冷壁管内水汽化。

5.3加强原材料检测力度，杜绝不合格产品投入使用

从原材料开始控制金属管质量，主要做法如下：（1）每批即将投入使用的金属管，必须进行割管检查是否存在分层结构、金属内夹渣、金属空洞等等；（2）检查过程中假如出现上述问题，该批次金属管全部进行抽样检查，并以报告形式上交检查结果，由专门的部门负责处理；（3）金属管供应商尽量选择市场信誉高、有合作基础的厂家合作，提高质量。

5.4定期检查管束的变形、蠕胀和磨损

集中供热的基本保障是锅炉要长期运行，因此定期进行维检是防止爆管的主要方法之一。维检的主要内容是保证金属管束和受热面金属组织的稳定，防止出现过热变形、蠕胀和磨损，同时应给受热面安装温控报警装置，一旦温度超限系统就会自动报警，及时发现和处理问题，以降低爆管率。

5.5处理好焊接问题

从以上分析中我们知道焊接是出现爆管问题主要原因之一，如何处理好焊接问题是降低爆管几率的主要手段。（1）电弧电压与焊接电流，对于不同的焊丝直径及焊接电流，必须选取相匹配的电弧电压，稳定焊接过程中短路过渡过程，提高焊接质量；（2）掌控好焊接回路电感，短路电流增长速度把握十分重要，过小会导致焊丝爆断而至电弧熄灭，出现焊瘤，过大会导致焊缝两侧吹边；（3）控制焊接过程中金属飞溅，金属飞溅会导致焊接过程中出现较多杂质，影响焊接质量；（4）焊接方法不同，选择不同保护气体种类，合理匹配能够提高焊接质量，杜绝焊缝存在超标气孔、焊接部位含夹渣、焊瘤等问题出现。

5.6定期清理管道、省煤器中杂质

定期彻底清除管内积累的腐蚀物、积盐等能有效提高管道运行效率，减少爆管情况出现。清理过程中要对清理部分进行反复冲洗，冲洗水温度控制在94℃及以上，在冲洗第一遍时收集排污水样并保存，交由有关部门做分析，可以得知管内具体情况，针对具体情况作出是否需要添加其他溶剂辅助处理。

5.7掌控好锅炉内的汽温变化

控制汽温变化的方法有两种：一是通过调整燃煤量来控制炉内汽温的变化。当炉内负荷较小时，应调节磨煤机的出粉细度来处理解决。当负荷变动较大时，通过调节喷燃器的均衡度来解决；二是通过调整燃烧风量来控制炉内汽温的变化。当负荷变化时，应适当增大过量空气以利于煤粉的完全燃烧，但这会使烟气流速加快，引风机耗电量增加，低温段的磨损度也会上升，锅炉运行的经济性下降，因此，要严控锅炉氧气量的变化。

5.8加强锅炉的运行管理和炉水水质的监测

司炉人员要严格遵守锅炉的操作规程，及时调整炉内负荷的强度，以防超限运行；及时进行燃烧调整使火焰中心不倾斜从而防止管壁严重超温；严控磨煤机的运行状态和煤粉细度以减少设备磨损；及时调整送风量以保证煤粉充分燃烧；加强炉水水质的化学监测，从而保证水质合格；及时发现问题并处理从而降低非正常停炉事故，从而保证锅炉的安全平稳运行。

6　结束语

防止锅炉爆管是一项非常复杂的系统工程，涉及到锅炉的设计、制造、安装、检修、运行和停炉期间的保养等多个环节，不论哪一环节失控，均有可能造成爆管事故。因此，对锅炉爆管的原因进行归类和总结，加大炉内管道防磨防爆检查力度，完善奖惩机制，激发检查人员的积极性、主动性；积极开发和利用锅炉的在线监测系统和寿命评估系统，充分利用计算机为炉管检修的科学决策提供依据；对设计不合理的炉体结合机组检修进行技术改造，加强运行调整，完善运行管理制度，严禁超温运行，这样才能够保证锅炉爆管的事故不再出现。

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TK227

A

10.3969/j.issn.1672-6375.2016.07.012

2016-4-26

李林（1968-），男，汉族，山东武城人，大学本科，工程师，主要从事建筑安装施工技术工作。