一台SZL4-1.6-AⅡ（S）型锅炉锅筒鼓包开裂原因分析及处理措施

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　　摘 要：对快装锅炉高温区锅筒鼓包开裂进行全面检验，通过对鼓包开裂产生原因进行分析，并提出处理措施，实践证明效果良好。
　　关键词：锅炉;鼓包;开裂;原因分析;处理措施
　　卧式快装锅炉具有结构紧凑，占地面积和高度小，安装和运输方便，产生蒸汽快，负荷调节灵活，炉墙密封性好，保温效果佳，热效率高等优点，广泛应用在中小型企业工业生产中。但是，由于结构限制，锅筒底部直接受炉膛高温辐射，对水质要求很高，锅筒底部鼓包和开裂事故发生频繁，严重威胁设备安全经济运行。如何正确检验分析鼓包开裂情况，对查明事故原因、防止事故扩大、使用正确的处理方法、制订合理的修理方案及采取必要预防措施有着一定的现实意义。
　　一、概述
　　2018年11月，黄山市某建材公司一台SZL4-1.6-AⅡ（S）型蒸汽锅炉在使用中发现锅筒底部鼓包漏水，随即紧急停炉，并邀请黄山市特种监督检验中心检验人员对该炉进行了全面检验。
　　二、锅炉基本概况
　　该锅炉生产于2009年6月份，于2009年9月监督检验合格并投入使用，结构型式为双锅筒纵置式链条炉排，燃料为生物质颗粒，额定蒸汽压力1.6兆帕，额定蒸发量4吨/小时，锅筒材料牌号16Mng，筒体厚度为18mm。
　　三、检验情况
　　（1）宏观检查发现上锅筒前部距离下人孔800mm处有鼓包变形，尺寸为400mm（纵向），370mm（环向），鼓包高度60mm，对鼓包处打磨合格后进行磁粉检测，发现有裂纹缺陷。
　　（2）打开锅筒和集箱的检查孔，对锅炉内部进行检验发现，锅炉受热面水侧普遍结有水垢，垢厚2.0～3.0mm，锅筒底部和集箱内均有大量散垢堆积。
　　（3）使用超声波测厚仪对锅筒鼓包开裂部位进行测厚检测，发现筒体厚度减薄量较大，鼓包变形部位壁厚最薄处只有14.6mm，最大减薄量达到3.4mm。
　　（4）对锅筒底部进行硬度检测，正常部位的硬度值为138HB，而鼓包变形部位的硬度值为103HB，硬度值远低于正常部位。
　　（5）对锅筒底部进行金相检测发现，远离鼓包区域，组织比较正常，为分布均匀的铁素体+珠光体，有轻微的条状带和撕裂者痕迹，珠光体球化轻微;处于鼓包变形部位的金相组织已经劣化，大部分为铁素体，珠光体球化非常严重，微观组织有明显的被撕裂的痕迹。
　　四、原因分析
　　（1）锅炉水处理不合格。在内部检查时发现锅炉水侧结垢严重，锅炉水处理设备运行状况较差，树脂再生不及时，抽查之前水质化验报告发现给水硬度经常超标，硬度值在2.4mmol/L～3.0mmol/L，远远超过GB1576-2018《工业锅炉水质》中规定的小于等于0.03mmol/L的要求。水垢的导热系数比钢铁的导热系数的小数十倍到数百倍，使锅炉受热面的传热性能变差，燃料燃烧所放出的热量不能迅速地传递到锅水中，致使炉膛和烟气温度进一步升高，而锅筒底部直接受到火焰辐射和烟气冲刷，导致锅筒局部温度大大升高。
　　（2）受压元件长期超温。锅筒鼓包开裂处正好位于燃烧区域温度最高处，是热负荷最高的地方，由于锅筒底部水垢堆积，热量不能有效地传给锅内介质，受压元件长期超温状态下运行，金属出现珠光体球化和碳化物聚集。碳钢在高温和应力的作用下，碳化物将力求由表面能较高的的片状转变为表面能较低的球状，这种金相组织变化称为“球化”，严重的球化可使金属持久强度和蠕变极限明显下降。金属温度升高超过设计温度时，金属材料的强度下降，抵抗外力的的能力随着温度的升高而降低，当锅炉工作压力超过金属的屈服极限，受压元件就会发生鼓包开裂。
　　（3）锅炉长期超负荷运行。使用单位近年来生产规模扩大，用汽量不断增加，但考虑到成本因素，没有增加锅炉容量配置，再加上锅炉水质处理工作不到位，受热面结垢严重使得传热受阻，大量的热量被烟气带走，造成排烟温度升高，排烟热损失增加，锅炉的热效率降低，锅炉的出力常常不能满足生产运行的要求。为了保持锅炉的蒸发量和压力，使用单位采取加大鼓风机风量，强化燃烧，使得锅炉长期超负荷运行。随着水垢的增加，火侧温度就越高，这样容易出现过热现象，特别是高温区锅筒出现严重过热。
　　（4）使用管理不善。该锅炉的排污方式为定期排污，在锅炉水质超标的情况下，由于定期排污量不够，不能及时排除锅炉内形成的水渣，部分水渣又在受热部位形成二次水垢。使用单位在锅炉发生事故前一个月向锅炉内添加了除垢剂，添加除垢剂后未能对炉水进行及时监测，并打开锅炉人孔、手孔清理锅炉内部脱落的水垢，导致锅筒底部沉积了大量的垢渣，锅筒过热后鼓包开裂。
　　五、缺陷的处理及预防措施
　　（1）根据《锅炉定期检验规则》中规定，筒体变形高度不超过原直径的1.5%，并且不大于20mm可以予以保留监控，否则应当进行修理，受压部件的材质出现过烧组织，应当判定其范围，并且进行挖补或者更换。使用单位对鼓包开裂原因分析和检验结果无异议，经协商，决定对鼓包开裂部位做挖补修理。锅炉的挖补修理由有资质的单位进行，修理单位根据检验结果和有关规范标准制定了挖补修理方案，修理完成后进行宏观检查，并对焊缝进行X射线检测，最后经过水压试验合格。
　　（2）按照《锅炉化学清洗规则》的规定对锅炉进行一次化学清洗，定期清理锅内水垢、水渣。
　　（3）加强水质处理工作，确保锅炉水质符合GB1576-2018《工业锅炉水质》标准要求。
　　（4）加强日常运行管理，坚持做好定期排污工作，严格控制排污量，防止垢渣沉积在锅筒底部。
　　（5）建议使用单位增加锅炉容量配置，避免锅炉超负荷运行，防止锅炉事故的发生。
　　六、结语
　　该炉经挖补修理后，使用单位加强了水质处理和日常运行管理，在修理后的首次内部检验时发现受热面结垢情况改善，锅筒底部未出现鼓包开裂缺陷，锅炉能效大幅提高，至今使用良好。
　　参考文献：
　　[1]TSG G7002-2015锅炉定期检验规则.
　　[2]GB1576-2018工業锅炉水质.
　　[3]林宗虎，徐通模.实用锅炉手册.北京：化学工业出版社，2009.
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