卧式内燃三回程锅炉烟管管端及管板裂纹的成因分析及修理.pdf
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1、16特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期2裂纹的成因分析(1)烟管管端伸出焊缝长度过长。锅炉燃烧后的高温烟气在炉胆内向后流动进入回燃室,管板是高温区,烟管端部和管孔周围的管板接受的热量是辐射和对流两部分热量的叠加,因此烟管端部和管孔处管板就成为高负荷区。进口烟温一般在 900-1000左右。根据 GB/T 16508锅壳锅炉第四部分:制造、检验与验收 4.4.9.4 的要求,当管板与 600以上的烟气接触时其烟管端口伸出焊缝的长度不应超过 1.5mm,当烟温小于或等于 600时,不应大于 5mm。对该锅炉检查后,发现共有 16 根烟管管端超出焊缝长度在 6mm 左右,由于烟管管
2、端超出焊缝长度超出标准要求,造成该部分管端在运行中处于长期超温状态,抗拉强度和屈服强度降低,产生裂纹并通过角焊缝扩展至管板。(2)锅炉结垢严重。该锅炉水处理设备长期失效,锅炉给水水质较差。经取样分析,锅炉给水硬度为1.02mmol/l,超过工业锅炉水质标准(0.03 mmol/l)较多。在对锅炉内部检查发现,该锅炉汽水分离线以下结水垢明显,最厚处近 10mm。而水垢的导热系数仅为钢板导热系数的 1%-10%(见表 1)。运行过程中,因为水垢的存在,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很快地传递到锅水中,大量的热量被烟气带走,造成烟气温度升高。导致烟管管壁局部温度大大升高,烟管因
3、过热而变形,对管板与烟管的角焊缝产生额外的拉应力,达到一定程度就导致该角焊缝形成裂纹。从结构上分析该型号锅炉在管板处开了大量的密集管孔,而且采用角焊缝连接,热影响区重叠,应力较集中,长时间运行后,裂纹就产生并慢慢扩展。1概述某单位于 2020 年投用了一台 WNS5-1.25-Y(Q)燃油燃气锅炉,该锅炉结构为三回程湿背式,筒体、管板、炉胆的材质为 Q245R,烟管的材质为 20#、规格为51*3.0mm,回燃室前管板的壁厚为 16mm。2022 年 10月在运行的时候,发现前管板有漏水的现象,紧急停炉后,初步检查发现回燃室管板共有 10 余个管口发生了开裂,有 2 根已经发生了渗漏。经特检院
4、检验人员进一步检查,发现回燃室前管板共 12 个管口周围焊缝及管板伴有裂纹,多数裂纹长度在 4-12mm,部分管端裂纹延伸穿过焊缝扩展到管板上。测厚检查烟管壁厚、管板未发生减薄,锅筒内部结垢较严重,最厚处近10mm。(锅炉、管板管口裂纹见图 1、图 2)。图 1图 2卧式内燃三回程锅炉烟管管端及管板裂纹的成因分析及修理林海1胡勃2摘要对一台WNS燃气锅炉的回燃室管板裂纹进行技术分析,找到裂纹产生的原因,据此提出相关的预防建议。关键词燃气锅炉管板裂纹 成因分析收稿日期:2023-03-1217特 种 设 备 安 全 技 术2023 年第 4 期表 1钢和各种水垢的平均导热系数名称导热系数 W/(
5、m.)钢材46.40-69.6碳黑0.069-0.116氧化铁垢0.116-0.230硅酸钙垢0.058-0.232硫酸钙垢0.58-2.90碳酸钙垢0.58-6.96(3)燃烧器与锅炉炉胆不匹配。该锅炉所配燃烧器为利雅路 HTP91A 燃烧器,满负荷运行时其火焰长度可达到 4m,而波形炉胆长度为 3.5m,火焰长度超出炉胆长度 0.5m,造成火焰直接冲刷回燃室前管板,使管板和烟管管端长期处于过烧状态,容易产生热应力裂纹。3修理方案及结果(1)对锅炉进行化学清洗,彻底清除水垢。选择有资质的化学清洗单位,制订好清洗方案,清洗中严格监督,确保锅炉内部水垢清除干净。(2)调整燃烧器,使其火焰长度缩小
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