1、电站锅炉“四管”爆漏的原因分析及防治措施刘奎玉河南电力试验研究院2009.05,提纲,1.研究四管爆漏的重要性 2.四管爆漏的定义及其分类 3.锅炉四管泄漏问题的规律及认识 4. 四管爆漏现象分析 过热引起的四管爆漏 磨损引起的四管爆破,腐蚀爆管 焊缝质量爆管 高温炉管寿命预测及爆管的发现和处理 5.四管预防性检查主要内容 水冷壁的检查 过热器和再热器 省煤器 重视对炉外承压部件的检修和定期检验工作,加强检修中的防磨防爆检查 机组设备特性的研究、总结掌握和优化提高 做好燃料管理 运行管理 重视化学监督 加强吹灰管理 加强热工管理,关于锅炉四管泄漏后的处理 正确进行事故分析和处理6.全过程防治锅
2、炉四管泄漏原则 机组设计选型方面的重点 设备监造的工作重点 机组安装工作的重点 机组基建调试阶段的重点 设备点检和检修 技术监督、试验和研讨工作,7.几个典型爆管案例分析 A：某厂3锅炉爆管及检查情况分析 B:1号锅炉爆管事故分析报告 C：2号锅炉水冷壁爆管失效分析 D:某厂#5锅炉水冷壁爆管分析 E：某厂#5二级过热器爆管分析 F：某厂#2炉水冷壁爆管分析报告,序 长期以来，锅炉“四管”泄漏一直是影响火力发电设备可用率的首要因素。多年来，国内外针对锅炉“四管”泄漏问题产生的原因、机理、预防与防治控制措施等进行了广泛和深入的研究，获得了丰富的成果和经验。“四管”爆漏的总体水平逐步降低。但是随着
3、电力体制的改革，电力生产形势发生了新的变化，越来越多的大型、新型火电机组投产，加上建设“一强三优”电网的需要，对设备运行可靠性的要求越来越高，而电煤市场的变化，使锅炉长期偏离设计煤种及校核煤种运行。加剧了“四管爆漏”的发生，由于“四管”泄漏对发电厂安全可靠运行的影响十分突出，对锅炉“四管”泄漏问题的预防和控制就成为锅炉设备管理工作的首要任务。,锅炉“四管”泄漏问题涉及金属材料，化学、锅炉以及热工等多学科专业领域，又与锅炉的设计、制造、安装、运行和维护等各个过程密切相关，还受到经营、管理等因素的影响，这些决定了防治锅炉“四管”泄漏问题的复杂性和困难性，需要不断研究和探讨。从研究四管爆漏的重要性入
4、手，对四管爆漏的分类，规律进行分析，并重点论述了各种不同爆漏方式的产生原因及结合实际探讨了切实可行的防治措施，及预防性检查内容，提出了全过程防治四管泄漏的原则 ，是本次研讨的主要目的。,目前现状,蒸汽侧高温氧化现状与展望材料空气中氧化机理研究较多； 材料在蒸汽氧化环境中的腐蚀机理研究较少； 新建发电机组的运行实践表明： 具有优异抗蒸汽氧化能力的Super304H、TP347HFG 在605主蒸汽温度运行条件下也出现了氧化皮的大量生成、剥落和氧化皮堆积现象； 严重的水蒸汽氧化腐蚀而引发电站锅炉爆管； 管壁氧化皮生成、剥落和堆积造成汽轮机固体颗粒 侵蚀(SPE)的事故日益突出； 氧化皮大量生成、剥
5、落和堆积引起的失效，目前尚 缺乏有效的应对策略和技术。,高温腐蚀现状及进展,“四管”等承压部件是薄弱环节。 按锅炉承压部件爆管发生位置： 水冷壁(40%)；过热器(30%) 再热器(30%)；省煤器(10),在水冷壁爆管事故中，高温腐蚀引起的失效占水冷壁 爆管事故的80以上。 近年来，燃煤发电技术获得飞速发展。锅炉水冷壁高温 腐蚀出现了一些新的特点：为实现高效，向超大容量、超临界或超超临界参数发 展。锅炉容量增大引起炉膛截面热负荷和炉膛内烟气旋 转动量流率矩增加，加剧冲蚀、结渣和高温腐蚀倾向。炉膛截面热负荷的增加引起水冷壁管壁温度的增加，水冷 壁金属壁温已接近550，水冷壁材料将由低碳钢，低M
6、o 耐热钢，向低合金耐热钢以及中合金耐热钢方向发展，这 些材料很少用于制造水冷壁，因此，它们在煤燃烧区域的 高温腐蚀性能很少被系统研究过。,烟气侧高温腐蚀,近年来，燃煤发电技术获得飞速发展。锅炉水冷壁高温 腐蚀出现了一些新的特点： 为减少污染排放，低氮氧化物(NOx)分级燃烧技术广泛采 用，运行后发现燃烧器区域，因局部缺氧燃烧将出现还 原性气氛，除了熔融的碱金属硫酸盐外，未燃烧碳、未 氧化FeS2、燃煤灰分会沉积在水冷壁管上，出现气体， 液体和固体多相介质协同作用极为苛刻腐蚀性环境。腐 蚀严重时，燃烧区域金属腐蚀速率每年可达1.02mm， 比正常预期的0.25mm提高了48倍以上。因此，延长水
7、 冷壁管寿命已成为延长整个机组寿命的关键技术，低NOx 燃烧技术引起的还原性气体气氛和熔盐多相介质联合环 境作用下材料腐蚀机理研究已成为研究的重点。,国内学者从三个不同学科研究高温腐蚀 材料科学与工程学科 从分析材料腐蚀产物入手研究高温腐蚀机理； 动力工程及工程热物理/热能工程学科 主要研究通过控制燃烧气氛实现遏制高温腐蚀的方 法，其目的是通过控制多相环境达到控制材料腐蚀 行为的目的，这些学者缺少金属材料在多相环境服 役条件下的腐蚀产物的微观机理研究基础，只能解 决工程技术问题.另外：炉膛气氛总是处于氧化/还原 交替变动之中，而还原性气氛具有较高的腐蚀速率， 坦率地讲，要准确地控制燃烧气氛非常
8、艰难。,表面工程技术学科 表面工程是指通过一些物理、化学的工艺方法使材料 表面具有和基体材料不同的组织结构、化学成分和物 理状态，从而使材料表面具有耐磨性、耐蚀性，耐热 性，抗氧化性等。 主要开展高温腐蚀的防护性研究，研究如何使用有效 的表面工程技术方法遏制高温腐蚀的发生。如：应用 于水冷壁高温腐蚀防护的主要是热喷涂技术。,.结论与展望,1)电站锅炉耐热材料是发展超超临界发电机组的关键的物质基础；(2)一种耐热钢从开发到商业使用需要10年以上的时间，因此，研究需要长期、深入、坐得稳。(3)耐热钢材料的研究开发注重成分配比、试材制造、性能评价、工艺试验、装机验证、纳入标准一体化，并由钢材制造商、
9、锅炉制造商和电力公司共同完成。新开发钢材尽快在大型机组上使用验证，为新材料的商业化提供了可靠性的依据。,研究四管爆漏的重要性,所谓锅炉“四管”是指锅炉水冷壁，过热器，再热器和省煤器，传统意义上的防治四管爆漏即是指上述部位炉内金属管子的泄漏。锅炉四管爆漏是锅炉运行中经常遇到的一个影响机组安全稳定运行的问题。资料统计表明，锅炉临检占机组临检总数的70以上。而四管爆漏又占锅炉临检的70以上，四管爆漏严重影响了锅炉的安全经济运行。,四管爆漏的原因复杂，涉及热力学，化学，力学及金属学等多门交叉学科，而技术人员直接对四管爆漏进行分析并得出正确的结论有一定难度。且四管爆漏常常采用“快速”抢修，对爆管原因未进
10、行彻底分析或虽清楚原因，而又无法采取措施，不能从根本上解决事故隐患，因而造成同一位置多次爆管，给机组运行带来不必要的损失。,四管爆漏的分类及其定义,四管爆漏是指锅炉受热面中的水冷壁，过热器，再热器和省煤器四种受热面管由于过热、腐蚀、磨损等各种原因发生破裂，泄漏，导致炉管失效，引起锅炉事故停机。根据资料统计，四管爆漏炉管失效类型可分为22种形式。见下表,锅炉炉管失效类型：,锅炉四管泄漏问题的规律及认识,四管泄漏问题的一般规律 发电公司（电厂）的所有事故，从本质上都归属于能量和工质的不平衡，以及设备性能与其所处的具体工作条件不相适应两方面的原因，锅炉四管泄漏也不例外。但是四管范围较大，各自的材质和
11、工作条件不同，呈现问题的原因、机理和方式是多种多样的，涉及到设计制作，安装，调试，运行，检修，维护等工序分工和部门，以及锅炉，化学，金属，热工等专业，而且已发生的需要修复治理，没有发生的需要预防，工作细碎而具体，所以锅炉四管泄漏问题和对应的防磨防爆工作，具有多样性和复杂性 。,造成四管泄漏的诸多因素，诸如磨蚀，磨损，应力，疲劳，强度等，都不可能像机组参数那样可以在线监测，在机组运行中很难监测到，即使在机组停备和维修中，也往往由于工期、人员、手段等问题不能完全检查，处理到位，疏漏在所难免。对于已经投产的锅炉机组，导致四管泄漏的因素总是存在的，并且这些因素所造成的问题在不断积累，一旦爆发，就防不胜
12、防，甚至造成恶性循环。所以锅炉四管爆漏问题的成因和发展具有相当的隐蔽性和滞后性，四管泄漏存在突发性 。,具体的防磨防爆工作，往往都是以问题和事故为主导，这个方面存在问题，就狠抓这个方面，治理一段时间会归于平静，又去重视其他问题，但由于机组的运行条件总会不断变化，煤质，运行方式，人员，体制等方面的一些变化，或者治理不彻底，工作阶段性放松，都会使问题和原因重新出现和积累，导致四管爆漏再次爆发，而且问题存在不同层面，也有不同的作用机理和方式。由于认识和重视不足，会使问题的深层次和另一侧面转化，所以锅炉四管爆漏问题总是存在很强的周期性和转移性 。,综上述，引发四管爆漏的因素总是存在，而且这些因素所造成
13、的结果在不断积累，那么防磨防爆工作首先是风险评估和预防，进行大量细致的，艰苦的管理，总结协调工作。防磨防爆工作一定要常抓不懈，重在优化运行，消除原因和预防，重在检查，判别和消除问题积累。尤其是焊接质量，磨损，高温腐蚀，长期过热等问题造成的泄漏，一旦发生，极易重复出现。,各电厂各机组的运行条件和设备健康状况不同，锅炉四管泄漏问题也或轻或重，甚至在一定时期内没有发生。但造成四管泄漏的一些因素总是存在的，所以不管电厂自己的设备的现况如何，都必须重视这方面的工作，只有常抓不懈，从系统的角度扎实具体工作，才能起到预防作用和少出问题。发生问题后，又必须深入分析原因和整改，不论从管理，制度和措施，人员，学习
14、培训还是从技术档案建立，交流和协作，防止四管爆漏，都具有非常强的系统性和适应性 。,设备是电厂生产的基础，对待设备和四管泄漏，一定要理清管理思路，健全规章制度，完善具体措施，才能使设备健康长久 。,4.四管爆漏现象分析,4.1 过热引起的四管爆漏 4.1.1 长期过热爆管（高温蠕变爆管）4.1.1.1 高温蠕变4.1.1.1.1 蠕变速度和蠕变极限4.1.1.1.2 蠕变断裂、持久强度及持久塑性4.1.1.2 长期过热爆管的判断 4.1.1.2.1 宏观检查 4.1.1.2.2 金相分析4.1.1.2.3 爆破部位4.1.1.2.4 组织和性能分析,4.1.1.3 长期过热爆管的产生原因和防止
15、措施 4.1.1.3.1 过热器长期过热爆管的产生原因和防止措施4.1.1.3.1.1 运行因素的影响4.1.1.3.1.2 选材裕度不够4.1.1.3.1.3 炉膛高度偏低4.1.1.3.1.4 重量流速偏低4.1.1.3.1.5 结构布置上欠妥,4.1.1.3.1.5.1 哈锅670t/h炉高温对流过热器布置在折焰角上方，如图所示：,4.1.1.3.1.6 受热面积偏大。4.1.1.3.1.7 烟气侧热力偏差。4.1.1.3.1.7.3.1 四角切圆燃烧残余旋转。4.1.1.3.1.7.3.2 给粉机单侧停投或缺角运行。4.1.1.3.1.7.3.3 燃烧器的安装和配风方式不尽合理。 4.
16、1.1.3.1.7.3.4 前后墙对冲布置，由于各旋流燃烧器的一、二次风布置的差异，风速调整的差异，导致前后墙燃烧器出口动量的差异，因而引起炉膛出口烟气速度场，浓度场的不均匀，因而引起烟气侧热力偏差 。,4.1.1.3.1.8 由流量偏差引起的热偏差。4.1.1.3.1.8.1 由并联各管长度或管子内径不同所引起的流量偏差。4.1.1.3.1.8.2 由集箱中静压变化太大引起的流量偏差。 4.1.1.3.1.8.3 由文氏管式喷水减温器集箱中的涡流和漏流造成的流量偏差和气温偏差。4.1.1.3.1.9 锅炉汽包内汽水分离器设计不当或损坏，或是由于锅炉降压运行等等原因引起的。汽水分离不良过热器内
17、壁结垢影响换热，管壁长时间的超温过热就引发了蠕变爆管。,4.1.1.3.1.10 结焦造成的热力偏差。 4.1.1.3.2 再热器长期过热爆管的产生原因和防止措施。4.1.1.3.2.1 热偏差大。4.1.1.3.2.2 烟气走廊。4.1.1.3.2.3 高压缸排汽参数比设计值高。4.1.1.3.2.4 系统布置上的不合理。4.1.1.3.3 水冷壁长期过热爆管的产生原因和防止措施。,4.1.1.3.3.1 炉膛热强度过高。4.1.1.3.3.2 循环问题。 4.1.1.3.3.3 水质问题。 4.1.1.3.3.4 炉膛内的热偏差。 4.1.1.3.3.4.1 给粉机单侧停投或缺角运行。4.
18、1.1.3.3.4.2 燃烧器的安装和配风方式不尽合理。 4.1.1.3.3.4.3 煤种变化频繁，各燃烧器的配风方式未及时调整，引起炉内热偏差。,4.1.2 短期过热爆管 4.1.2.1 短期过热爆管的特征4.1.2.1.1 瞬时过热爆管 4.1.2.1.2 短期直接过热爆管 4.1.2.1.3 小鼓包爆管 4.1.2.2 短期过热的防止措施 4.1.2.2.1 水冷壁短期过热的防止 4.1.2.2.1.1 炉膛燃烧 4.1.2.2.1.2 升压速度 4.1.2.2.1.3 炉底蒸汽加热,4.1.2.2.1.4 锅内补放水4.1.2.2.1.5 认真作好新建机组的受热面管子通球试验，对各受热
19、面联箱封闭前进行彻底检查，杜绝联箱内有残留杂物，是防止受热面短期过热爆管的有效手段 。4.1.2.2.2 过热器和再热器短期过热的防止 。4.1.2.2.3 机组检修中对危险管的更换,4.2 受热面磨损引起的四管爆破 4.2.1 飞灰磨损4.2.1.1 飞灰对受热面的磨损类型 对于锅炉受热面管子，设含灰气流均匀向圆管冲蚀，灰粒平均直径为dp，灰粒平均速度为V，作用在圆管表面A点处的撞击力可分解为切削力和冲击力两个互相垂直的力，即：FN=Fsin Ft=Fcos （见图41）,前苏联1973年的锅炉热力计算标准在其上推导的基础上，考虑了一切烟气流过对流管束实际情况的修正，推荐使用如下公式来计算管
20、壁的最大磨损量Emax。EmaxM(8)3.3R2/390（1/2.85D）3.3（S1-d/S1）2（mm） （见图42）式中，为飞灰浓度场和烟气速度场的不均匀系数； 为管子的运行周期，小时； 为管束计算断面处的飞灰浓度（g/m3）； D为在锅炉铭牌负荷下的烟气计算速度，对应于平均运行负荷烟气流速的比值；,R90为在90m筛子上的飞灰剩余量；为烟气中飞灰的磨损系数；M为管材的抗磨系数；8为管束间最窄截面上的烟速；,需要指出的是，标准中所推荐的计算公式，假设灰粒速度已近似被加速到烟速，所以p用g来代替，飞灰粒度的影响用R2/390来考虑，（S1-d/S1）2项用来考虑管束节距变化的影响。但（4
21、2）由于考虑的是最大磨损量，将灰粒碰撞频率因子取为1，这与实际并不相符。实际中，并非所有的灰粒都会碰撞到管壁上，有部分颗粒绕流而过。灰粒碰撞频率因子的大小和Stocks准则数St有关，St的定义为：,Stppdp2p/pgD （43） 式中，pp，pg分别为灰粒和烟气的密度，D为管径。图43给出了和St的关系曲线，根据St的值我们可查曲线求出图43 f（St）曲线4.2.1.2 影响飞灰对受热面磨损速度的各种影响因素 4.2.1.2.1 灰粒硬度及形状,我国典型电站锅炉飞灰的平均硬度Hm在7左右，相当与石英（SiO2）的硬度，它对管束的不断撞击，将造成严重的磨损。4.2.1.2.2金属的管壁硬
22、度4.2.1.2.3煤灰成分的影响4.2.1.2.4灰粒直径的影响 4.2.1.2.5飞灰浓度的影响4.2.1.2.6烟气速度的影响,磨损量与烟气速度成n（n3）次方关系的原因可解释为：冲蚀磨损之所以产生，关键在于灰粒具有动能，颗粒动能于其速度的平方成正比。不但如此，磨损还与灰浓度（灰浓度又与速度的一次方成正比）、灰粒撞击频率因子和灰粒对被磨物体的相对速度有关。若近似认为pg时，则磨损量就将和烟气速度的3次方成正比。烟气速度的提高，会促使上述有关因素的作用加强，从而导致冲蚀磨损的迅猛发展。所以烟气流速越大时，n值也将会越大。 4.2.1.2.7管子倾斜角度的影响,4.2.1.2.8金属氧化膜的
23、影响 管壁温度tw的变化在很大程度上影响到金属材料的机械强度，管壁温度对金属材料表面的影响为：4.2.1.2.8.1 tw低于露点时，将产生酸腐蚀。4.2.1.2.8.2 在室温条件下并有氧气存在时，表面出现氧化膜，主要由rFe2O3组成，或由rFe2O3及20Fe3O480Fe2O3的混合组成。4.2.1.2.8.3 在80120壁温范围内，氧化膜由rFe2O3组成。,4.2.1.2.8.4 250tw130时，氧化膜由Fe2O3组成。4.2.1.2.8.5 300tw250时，氧化膜的出现Fe2O3磁性。4.2.1.2.8.6 350tw300时，氧化膜分别由两层Fe2O3及Fe3O4所组
24、成，在两层之间由一很薄的rFe2O3层相隔开 .4.2.1.2.8.7 随着tw再升高，这些氧化层的相互厚度产生变化。,4.2.1.2.9管壁温度的影响,4.2.1.2.10 烟气成分的影响 4.2.1.2.11 错列管束中节距和排数对磨损的影响 4.2.1.2.11.1 横向节距S1对磨损的影响,4.2.1.2.11.2错列管束中S2/d对管子磨损的影响4.2.1.2.11.3 错列管束中突出管子磨损4.2.1.2.12 顺列管束的磨损4.2.1.2.13 烟气上行、下行流动的影响 4.2.1.3 烟气走廊对磨损的影响及其降低措施 4.2.1.3.1 烟气走廊的形成 4.2.1.3.2 防止
25、烟气走廊引起磨损的措施,4.2.1.3.2.1在省煤器前加梳形管4.2.1.3.2.2 在进出口均加梳形管 4.2.1.3.2.3 加装护瓦 4.2.1.3.2.4 梳形管和护瓦的组合4.2.1.3.2.5 两排弯头之间加装阻力栅4.2.1.3.2.6 减少管束阻力4.2.1.3.2.7 采用护帘 4.2.1.3.2.7.1 转弯后的尾部烟道烟速不均匀性对磨损的影响及其可能的防磨措施 4.2.1.3.2.7.1.1 尾部烟道中的烟速分布不均匀性,4.2.1.3.2.7.1.2 尾部烟道中飞灰浓度的不均匀性 4.2.1.3.2.7.1.3 降低不均匀性的可能措施 4.2.1.3.2.7.2 膜式
26、省煤器的采用4.2.1.3.2.7.3 对流受热面防磨的可能措施,（1）设计时应充分考虑合理选择烟速。由于磨损量Emax3.3g，因此烟速如增加1倍，磨损量将增加10倍。近年来国外燃煤锅炉在防磨对策上，主要是在锅炉设计中采用较低的烟气速度，从根本上减轻磨损。（2）降低速度不均匀系数k，由于磨损也与k的3.3次成比例，所以要改善磨损，一定要使速度场尽可能均匀，否则若速度场很不均匀，平均烟速再降低对减轻磨损的作用也不大。（3）飞灰浓度场要均匀。降低k，对减轻受热面的磨损也有着积极的作用。（4）增加S1/d。当运行时受热面出现较大的磨损时，可增加烟道流通尺寸，即增加S1/d来改善受热面的磨损。（5）
27、装炉内飞灰除尘器，可以降低飞灰浓度，特别是可以除掉大颗粒飞灰。,（6）尽可能消除烟气走廊。（7）尽可能采用上行烟气流动结构。（8）采用较低的过量空气系数。在运行中尽可能地采用较低的空气过量系数，尽量避免炉墙漏风和炉内过大的负压运行，以壁面增大尾部烟气流速。（9）改善灰粒特性。发现磨损较集严重时，尽可能地调整煤粉细度，使锅炉在较细的煤粉细度下运行，从而减轻磨损。,（10）采用膜式省煤器或翅片式受热面。（11）管束前加装假管。因为管束的磨损主要击中在前面几排管子上，为了防止这几排管的磨损。在排管前面装设了一到二排假管，让假管承受较大的磨损，使飞灰的动能尽可能地消耗在假管上，从而保护了假管后的受热管
28、束。,（12）局部易磨处采用厚壁管。但采用此法会带来内径变小增大水阻缺点，所以不宜也没必要将整组省煤器改用厚壁管。（13）受热面管束由错列改为顺列。（14）管子表面热处理。采用渗碳处理、固态渗硼处理和双层涂料碳氮共渗工艺等可延长管子寿命。（15）易磨管段加装护瓦。虽然这种方法属消极防御，但是有效，应注意瓦面有膨胀的可能，可取内径相当于管外径的管子剖开使用.,（16）采用防磨涂料。防磨涂料具有较高的抗磨性能，同时施工简单，适应性强，重量较轻，线膨胀系数与碳钢相近，不易脱落。防磨涂料还具有明显的防腐性能，可防止腐蚀气体的侵害。（17）易磨点用耐磨合金堆焊。这种方法只有当磨损发生在烟气中少数几个点上
29、时才使用，因为耐磨合金价格昂贵。,（18）采用热喷涂技术防磨。此类方法采用电弧喷涂或等离子喷涂技术，或超音速喷涂耐磨金属技术，在磨损严重的部位喷涂上一层耐磨合金或陶瓷材料，以提高管子的耐磨性能。实践表明，“四管”表面喷涂材料采用高铬、镍材料较好，因其涂层表面能迅速形成氧化铬保护层，防止镍溶解成硫化镍，同时对硫酸钠、五氧化二钒和其他有燃料产生的腐蚀物具有良好的耐腐性。,（19）为防止磨损和腐蚀同时发生，可在低温受热面处适当提高壁面温度（高于露点），并用低氧燃烧技术，降低SO3含量，这可防止腐蚀和磨损同时发生，大大降低磨损量。（20）尽量采用设计煤种，若采用含硫量，含灰量较高的煤种，应考虑腐蚀和磨
30、损的防护。,4.2.2机械磨损 4.2.3 吹灰磨损4.2.4 煤粒磨损和落焦磨损4.2.4.1 煤粒磨损 4.2.4.1.1 宏观检查 4.2.4.1.2 金相检查 4.3 腐蚀爆管4.3.1 烟气侧腐蚀爆管4.3.1.1 高温腐蚀,4.3.1.2 低温腐蚀4.3.1.1.2.2低温腐蚀爆管的特征4.3.1.1.2.2.1在破口附近有凹凸不平的腐蚀区，破口呈拉裂状。4.3.1.1.2.2.2从金相组织来看，为铁素体加珠光体的正常组织，晶粒沿裂口方向拉长，呈韧性断裂。4.3.1.1.3低温腐蚀爆管的防治措施：,4.3.1.1.3.1采用较低的炉膛过量空气系数，减少三氧化硫生成的份额。4.3.1
31、.1.3.2提高省煤器的管壁温度，保持适当的排烟温度。4.3.1.1.3.3采用耐磨蚀的材料。 4.3.2 水侧腐蚀4.3.2.1 氧腐蚀,4.3.2.1.2 氧腐蚀的爆管特征 4.3.2.1.3 氧腐蚀的防治 4.3.2.2 氢腐蚀 4.3.2.2.1 氢腐蚀爆管的原理 4.3.2.2.2 氢腐蚀的判断 4.3.2.2.3 氢腐蚀爆管的防治措施4.3.2.3 垢下腐蚀爆管 4.3.2.3.1 垢下腐蚀原理 4.3.2.3.2 垢下腐蚀的爆管特征 4.3.2.3.3 防止垢下腐蚀措施,4.4 焊缝质量爆管4.4.4 焊口爆管的防治措施4.4.4.1 针对性措施：4.4.4.1.1 外型不合要求
32、的，主要是要求焊接人员提高技术水平，严格要求焊接质量，控制好焊接电流。4.4.4.1.2 对于咬边主要的防治措施也是同上。4.4.4.1.3 对于满溢的防止主要是要清除好坡口的污物，控制好焊接电流。4.4.4.1.4 对于焊瘤来说，主要是要控制焊接电流在合适范围内，焊接的速度不宜太慢。4.4.4.1.5 对内凹的防治主要还是要提高焊接技术。,4.4.4.1.6 未焊透的防治主要是要控制好焊接电流不能太小，焊接规范的选择要正确，要注意清理干净坡口两侧的污物和熔渣，焊接时要调整好焊条的角度，使电弧始终对准未熔化的金属。4.4.4.1.7 夹渣的防治是：注意清除焊接坡口的污物，焊接中要分清熔池和熔渣
33、，如分不清时可以放慢焊接速度并向熔渣方向挑动电弧，使其移开或流到下方。另外就是要注意对焊条品种的选择，降低熔渣的熔点或形成易从液体金属中分离的化合物。,4.4.4.1.8 气孔的防治是：清除坡口的油、锈、垢，对焊条在使用前应烘干；许可的条件下适当的加强电流，降低焊速以帮助气体逸出，不用偏心的焊条，焊接时熔池不宜过大，降低电弧防止有害气体进入熔池。,4.4.4.1.9 裂缝：4.4.4.1.9.1 对于热裂缝，可以从原料的化学成份，焊接条件和焊口应力三方面去考虑防治措施。对于含碳0.2的钢材，含锰量和含硫量之比大于20可以防止热裂缝的发生。若碳的含量上升相应应提高锰的含量。,另外，据报导可以用在
34、钢材里加入稀土元素来防止热裂缝的发生。同时，对焊缝来说，如果钢的含碳量高而含锰量低，则要选择高锰焊条。在焊接时，注意焊接速度不宜过快，起弧时要用起弧板，断弧时要用引出板断弧。对于焊接的结构要有合理的设计。,4.4.4.1.9.2 冷裂缝的防治主要是采取以下措施：预热 缓冷4.4.4.1.9.3 再热裂缝的防治主要是一方面尽量减少焊接时产生的应力，使焊后热处理过程中变形量小一些；另一方面要采用中温（焊后热处理温度）和强度低的焊条进行焊接。4.4.4.2 由于焊缝质量问题不仅仅是技术问题，还有一个管理问题。,4.5 由疲劳破坏而引起的四管爆破4.5.1 疲劳和疲劳寿命4.5.1.1 可能发生的疲劳
35、种类 4.5.1.2 设备在启停时由于工作压力的周期性变化，而导致壁内机械应力的周期性变化，同时许多高温蒸汽部件由于温度变化存在温差而产生了热应力。这两个因素的共同作用造成了部件承受压力的周期性变化。在反复交变载荷作用下，材料逐渐失效的行为称为疲劳。,4.5.2 由疲劳引起的四管爆破分析和防治4.5.2.1 振动疲劳4.5.2.1.1 破口特征 4.5.2.1.2 产生原因及防止措施 4.5.2.2 热疲劳 4.5.2.3 腐蚀疲劳4.5.2.1.1 腐蚀疲劳的判断4.5.2.1.2 腐蚀疲劳的防治措施,4.6 高温炉管寿命预测及爆管的发现和处理4.6.1 高温炉管寿命预测4.6.1.1 长期
36、运行中炉管氧化及其对寿命的影响 4.6.1.2 氧化脱碳与锅炉管的寿命4.6.2 锅炉爆管的及时发现4.6.2.1 水冷壁爆管 4.6.2.2 过热器、再热器爆管4.6.2.3 省煤器管损坏4.6.2.4 锅炉承压管泄漏在线监测仪的应用，对早期发现炉管泄漏有重要作用。,4.6.3 锅炉发生爆管时的必要措施4.6.4 首爆管的查找4.6.4.1 查找首爆管的目的4.6.4.2 查找首爆管的方法4.6.4.2.1 爆口分析法：4.6.4.2.2 冲刷痕迹形貌相关法,烛焰形冲刷痕示意图,冲刷痕表面特征,4.6.4.2.3 冲刷痕棱边法4.6.4.2.4 环境遗留痕迹分析法4.6.4.2.4.1 烟尘
37、痕迹吹向分析，因为首爆管必然会将炉膛中的积灰吹去，因此从吹痕中可以推断首爆管方向。 4.6.4.2.4.2冲刷烟尘硬壳法，冲刷流中的水或凝结水会把带走的烟尘冲到前进方向的障碍物上，形成水泥状硬壳。若硬壳为对称状，则首爆管必然在它的中轴线位置上，若其不对称，可向硬壳面对的管排中去寻找。,5 四管预防性检查主要内容,5.1 水冷壁的检查5.2 过热器和再热器5.3 省煤器5.4 还应重视对炉外承压部件的检修和定期检验工作 5.5 加强检修中的防磨防爆检查 5.6 机组设备特性的研究、总结掌握和优化提高 5.7 做好燃料管理 5.8 运行管理,5.8.1 规范的制度和规程体系5.8.2 合理准确的定
38、值 5.8.3 规范操作，合理控制 5.8.4 合格的保护和自动 5.8.5 重视人员培训 5.8.6 运行管理特色 5.9 重视化学监督 5.10 加强吹灰管理 5.11 加强热工管理,5.12 关于锅炉四管泄漏后的处理5.13 事故分析和处理的态度,6 全过程防治锅炉四管泄漏原则,6.1 机组设计选型方面的重点 6.1.1 保证锅炉型式应与实际煤质特性相适应 6.1.2 确保水冷壁水动力稳定与安全，防止在任何运行工况下出现传热恶化。6.1.3 关于过热器和再热器 6.1.4 根据煤灰份含量和特性，合理布置尾部竖井受热面和选择烟气流速，防止出现结灰、严重磨损和烟气走廊。6.1.5 合理选择受
39、热面清灰方式，保证清灰手段可靠、全面，操作方便。,6.1.6 各种定值选取合理、清楚，各种自动、报警、连锁、保护设计合理、齐全。6.1.7 在设备选型中，应明确加入和合理选取四管泄漏监测装置系统。6.2 设备监造的工作重点 6.3 机组安装工作的重点6.4 机组基建调试阶段的重点 6.5 设备点检和检修 6.6 技术监督、试验和研讨工作,6.6.1 关于技术监督工作6.6.2 关于试验工作6.6.3 研讨交流工作,7 几个典型爆管案例分析,7.1 某厂3锅炉爆管及检查情况汇报 7.1.1 5月18日3锅炉屏式过热器泄漏7.1.1.1 事件发生前运行情况：7.1.1.2 检查及处理情况：,7.1
40、.1.2.1 屏过西数第一屏第28管圈爆口：,7.1.1.2.2屏过西数第一屏第27、28管圈胀粗、鼓包情况：,7.1.1.2.3屏过西数第一屏第28管圈（泄漏点）变形扭曲严重：,5月21日，对炉顶大包内冷却后，进入内部对屏过小联箱（出、入口各30个）开始进行切割端部封盖检查小联箱内部情况。西数第1个屏过入口集箱端盖割开检查，发现在第27、28圈管口处有4个加工联箱时留下的金属片（通常称为“眼镜片”以下简称眼镜片），经分析这是造成管子堵塞进而引起爆管及多处胀粗的直接原因。,随后扩大检查范围，对屏过第2、3、13（运行中壁温高）、18（运行中壁温高）、29、30入口小集箱以及末级过热器入口集箱端
41、盖割开检查，发现屏过入口第2、30个小集箱遗留有“眼睛片”及机加工铁削。对其余屏过入口小集箱手孔打开用内窥镜进行检查，在第16小集箱内又发现一个铁丝状异物，从外观形状判断为土制划针，长约270mm，,初步分析为制造厂加工制作小联箱时的遗留物。在第25小集箱内部检查发现一“眼睛片”。其余小集箱内窥镜检查未发现内有异物。检查情况见下：,(1)屏过入口西数第1个小联箱内部情况（对应炉内泄漏、鼓包管屏）,（2）屏过入口西数第2个小联箱内部情况,（3）屏过入口小集箱西数第16个小集箱内部异物,4）屏过入口西数第25个小联箱清理出异物,（5）屏过入口西数第30个小联箱内部情况及清理出异物,7.1.1.3原
42、因分析 下图为检查清理出的部分异物：,7.1 5月25日3锅炉末级过热器泄漏7.2.1 事件发生前运行情况：7.2.2 检查及处理情况：7.2.2.1 末级过热器检查及处理 5月27日凌晨1：30分进入炉内检查发现：末级过热器从西向东第10屏出口从北向南数第10、11根管子爆开，规格44.5X7.5SA-213TP347H；第15屏入口内圈第3根爆裂规格44.5X7.5SA-213T91（经分析为原始爆口）该管爆裂后穿过第14、13、12、11、10屏，爆口停留在第10屏左侧，将第10屏的第10、11根管子吹爆。见图：,9：50分炉内架子，向爆管处搭设完善。进一步检查发现第12屏出口第11、1
43、3、16根被吹爆，爆口较小；第10、12、15（夹持管）、17被吹损。照片如下：,将第15屏爆开的管子割下检查发现其爆口附近上下100mm左右出现胀粗，见下图。,随后组织对末级过热器入口小联箱进行内部检查。17：30分将末级过热器西数第10个入口小集箱端盖打开，内部清洁正常。第15个入口小集箱打开后内部发现第3个管口被直径17.4mm钢球堵住，另有火焊的氧化铁铁瘤3个。见下图：,将第15屏爆开的管子割下检查发现其爆口附近上下100mm左右出现胀粗，见下图。,根据现场检查情况对末级过热器入口其余29个小集箱手孔全部打开，用内窥镜检查。发现第2个小集箱内有一“眼镜片”；第17个小集箱内有一M17的
44、螺帽；第19个小集箱内有一块形似火焊切割的氧化铁。对小集箱内部异物全部清理后恢复。末级过热器入口小集箱内异物见下图：,1）末级过热器入口第19小集箱内部异物,2）末级过热器入口第17小集箱内部异物,3）末级过热器入口第2小集箱内部异物,2.2.2 高温再热器检查发现问题及处理情况 高温再热器出口段变形情况照片见下图：,2.2.3 3锅炉其它集箱扩大检查情况：2.2.3.1 对前、后水冷壁入口集箱检查，发现前左水冷壁下联箱内部发现堵头（锅炉厂制造小联箱水压用）及“眼睛片”各一个。其余检查未见异常。联箱内异物见下图：,2.2.3.2 对前、后、左、右侧水冷壁中间混合集箱检查，内部较为清洁，但发现后
45、墙水冷壁混合集箱内东数第110根管口卡有一机加工铁屑，见下图。其余混合集箱内部检查无异常。,2.2.3.3水冷壁右墙出口集箱及右侧水冷壁延伸包墙入口集箱检查未异常。2.2.3.4省煤器出口4个集箱打开手孔用内窥镜检查，发现较多制造遗留物“眼睛片”以及大量氧化皮、粉沫，具体情况见下图：,省煤器出口前烟道1集箱内杂物,省煤器出口后烟道2集箱内杂物,2.3 原因分析 附件：河南电力试验研究院关于3锅炉爆管分析报告 附件：#3炉后屏爆管分析屏过材质为T91，规格为386.51爆管位置：位于屏过西数第1屏，内1圈出口段，垂直转弯处。2爆口情况：爆口长32mm，宽37.5mm，爆口边缘锐利。,爆口管形貌,
46、胀粗管形貌,3外观检查：爆口管管径胀粗，上段40.2mm，下段40.0mm，底部水平段40.0mm，焊口上39.5mm，超过胀粗2.5%的标准；管壁厚度明显不均，所检查部位厚度为7.56.3mm。内2圈管也出现胀粗，并出现了几处鼓包现象，非鼓包处胀粗值为40.5mm，超过胀粗2.5%的标准；管壁厚度明显不均，所检查部位厚度为6.95.5mm。,4金相检查：在爆口管及胀粗管上金相样，金相组织：贝氏体。,爆口管 780倍,胀粗管 780倍 按DL/T884-2004火电厂金相检验与评定技术导则组织老化级别为3级。,5原因分析：从以上检验结果看，爆管为短期过热所致。在管壁温度超过材料允许使用的最高温
47、度时，屏过管在壁厚较薄处产生塑性变形，引起管径胀粗和鼓包，最终产生爆口。6结论：爆管是由于管壁超温引起的，建议对联箱及弯管处进行检查，并对管排进行胀粗测量，发现明显胀粗应割管检查。,B:1号锅炉爆管事故分析报告,某厂600MW超临界机组#1锅炉（1900t/h）于通过168小时后于2006年6月8日发生屏过爆管，现综述如下：1 事件经过 2 原因分析 3 处理方法及结果,2）在爆口管屏入口小集箱中发现的异物：,3）左侧第一排屏过入口小集箱中清理出的异物：,4）屏过入口汇集箱中左、右侧端头清理出的异物：,5）爆管位置及修复示意,C：2号锅炉水冷壁爆管失效分析,对某厂2号锅炉水冷壁内螺纹管爆管原因进行了试验分析。工作内容包括爆管及爆管附近管样的宏观检察、几何尺寸测量、拉伸性能试验、化学成分分析、金相组织分析、爆口扫描电镜分析、爆口及内壁垢层X-Ray能谱分析，分析结果表明水冷壁管爆漏是由于氢损伤所致。,
