王林茂 閆發(fā)錄

一、加熱器泄漏原因分析

U型管加熱器內(nèi)部管系泄漏主要分為管子本身泄漏和端口泄漏(管子與管板脹接、焊接處泄漏):

1.管子端口泄漏原因有:

①熱應(yīng)力過大。加熱器在啟停過程中溫升率、溫降率超過規(guī)定,使高加的管子和管板受到較大的熱應(yīng)力,使管子和管板相聯(lián)接的焊縫或脹接處發(fā)生損壞,引起端口泄漏:調(diào)峰時(shí)負(fù)荷變化速度太快以及主機(jī)或加熱器故障而驟然停運(yùn)加熱器時(shí),如果汽側(cè)停止供汽過快,或汽側(cè)停止供汽后,水側(cè)仍繼續(xù)進(jìn)入給水,因管子管壁薄,收縮快,管板厚,收縮慢,常導(dǎo)致管子與管板的焊縫或脹接處損壞。這就是規(guī)定的溫降率允許值只有1.7℃~2.0℃/min,比溫升率允許值2℃~5℃/min要嚴(yán)格的原因。

②管板變形。管子與管板相連,管板變形會使管子的端口發(fā)生泄漏。高加管板水側(cè)壓力高、溫度低,汽側(cè)則壓力低、溫度高,尤其有內(nèi)置式疏水冷卻段者,溫差更大。如果管板的厚度不夠,則管板會有一定的變形。管板中心會向壓力低、溫度高的汽側(cè)鼓凸。在水側(cè),管板發(fā)生中心凹陷。在主機(jī)負(fù)荷變化時(shí),高加汽側(cè)壓力和溫度相應(yīng)變化。尤其在調(diào)峰幅度大,調(diào)峰速度過快或負(fù)荷突變時(shí),在使用定速給水泵的條件下,水側(cè)壓力也會發(fā)生較大的變化,甚至可能超過高加給水的額定壓力:這些變化會使管板發(fā)生變形導(dǎo)致管子端口泄漏或管板發(fā)生永久變形。如果高加的進(jìn)汽門內(nèi)漏,則在主機(jī)運(yùn)行中停運(yùn)高加后,會使高加水側(cè)被加熱而定容升壓,如水側(cè)無安全閥或安全閥失靈,壓力可能升得很高,也會使管板變形。

③堵管工藝不當(dāng)。一般常用錐形塞焊接堵管。打入錐形塞時(shí)用力要適度;捶擊力量太大,引起管孔變形,影響鄰近管子與管板連接處,會造成損壞而使之出現(xiàn)新的泄漏。

④制造質(zhì)量不良。高加的管板材質(zhì)是合金鋼,高加的管子材質(zhì)是低碳鋼,焊接前需要在管板上堆焊一層低碳鋼;往往由于堆焊技術(shù)不過關(guān),以致留有焊接缺陷。

2.管子本身泄漏原因:

①沖刷侵蝕。一種原因是當(dāng)蒸汽的流動(dòng)速度較高且汽流中含有大直徑的水滴時(shí),管子外壁受汽、水兩相流沖刷,變薄,發(fā)生穿孔或受給水壓力而鼓破。另一種原因是受到蒸汽或疏水的直接沖擊。因防沖板材料和固定方式不合理。在運(yùn)行中破碎或脫落,失去防沖刷保護(hù)作用;防沖板面積不夠大,水滴隨高速氣流運(yùn)動(dòng),撞擊防沖板以外的管束;殼體與管束間的距離太小,使入口處的汽流速度很高。

②管子振動(dòng)。給水溫度過低或機(jī)組超負(fù)荷等情況下,通過加熱器管子間蒸汽流量和流速超過設(shè)計(jì)值較多時(shí),具有一定彈性的管束在殼側(cè)流體擾動(dòng)力的作用下會產(chǎn)生振動(dòng),當(dāng)激振力的頻率與管束自然振動(dòng)頻率或其倍數(shù)相吻合時(shí),將引起管束共振,使振幅大大的增加,導(dǎo)致管子與管板的連接處受到反復(fù)作用力造成管束損壞。

③管子給水入口端的侵蝕。入口管端的侵蝕損壞只發(fā)生在碳鋼加熱器中,是一種侵蝕和腐蝕共同作用的損壞過程:其機(jī)理是管壁金屬在表面形成的氧化膜被高紊流度的給水破壞并帶走,金屬材料不斷損失。最終導(dǎo)致管子的破損。有時(shí)損壞面可以擴(kuò)大到管端焊縫甚至管板:給水pH值低(小于9.6)、含氧量高(大于7μg/L)、溫度低(小于260℃)、紊流度大的情況下,容易發(fā)生侵蝕。

④腐蝕。當(dāng)?shù)蛪杭訜崞鞯墓懿臑殂~,低加銅管常因泄漏嚴(yán)重而被迫更換。pH值8.5~8.8時(shí),銅的腐蝕率最低,而碳鋼要求pH值不小于9.5。鍋爐給水pH值過高,導(dǎo)致了銅管的腐蝕。

⑤超壓爆管。引起高加水側(cè)壓力過高的因素有:一是對配用定速驅(qū)動(dòng)給水泵的系統(tǒng),如果只根據(jù)正常運(yùn)行時(shí)的給水壓力來確定加熱器水側(cè)的設(shè)計(jì)壓力,那么啟動(dòng)過程中或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí),由于鍋爐給水調(diào)節(jié)門開度較小,給水流量減小,給水泵出口壓力增大,可能使管束承受超過設(shè)計(jì)值的給水壓力而發(fā)生爆管。運(yùn)行中負(fù)荷突降或緊急停爐,熄火后常常發(fā)生這種情況。二是在機(jī)組運(yùn)行中高加因故停用時(shí),如果給水進(jìn)出口閥門關(guān)閉嚴(yán)密,而進(jìn)汽閥有泄漏時(shí),被封閉在加熱器管側(cè)的給水受到漏入蒸汽的加熱,會使管束的給水壓力大幅度上升。高加水側(cè)壓力過高,水側(cè)又未安裝安全門時(shí),過高的壓力會使管子鼓脹而變粗開裂。

⑥材質(zhì)、工藝不良。管子材質(zhì)不良,管壁厚薄不均,組裝前管子有缺陷,脹口處過脹,管子外側(cè)有拉損傷痕等,在加熱器遇到異常工況時(shí),會導(dǎo)致管子大量損壞。換熱U型管子管壁過薄,是結(jié)構(gòu)上造成泄漏的根本原因。

二、措施

1.泄漏發(fā)生以后的處理措施。機(jī)組停運(yùn)時(shí),應(yīng)檢查高加是否泄漏,并想辦法消除。對于端口泄漏,應(yīng)刮去原有焊縫金屬再進(jìn)行補(bǔ)焊,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?消除熱應(yīng)力:對于管子本身泄漏,應(yīng)先查清管束泄漏的形式及位置,并選用合適的堵管工藝,堵塞管子的兩個(gè)端口。無論采用何種堵管工藝,為保證堵管的質(zhì)量,被堵管的端頭部位一定要經(jīng)過良好處理,使管板、管孔圓整、清潔,與堵頭有良好的接觸面。在管子與管板連接處有裂紋或沖蝕的情況下,一定要去除端部原管子材料及焊縫金屬,使堵頭與管板緊密接觸。

2.預(yù)防措施:

①端口泄漏預(yù)防措施。加熱器制造上應(yīng)有足夠厚度的管板,有良好的管孔加工、堆焊、管子脹接、焊接工藝外,運(yùn)行上要使加熱器在啟停時(shí)的溫升率、溫降率不超過規(guī)定,水側(cè)要有安全閥防止超壓,檢修上要有正確的堵管工藝。

②管子本身泄漏預(yù)防措施:

a.沖刷侵蝕預(yù)防措施。限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速及防止疏冷段內(nèi)閃蒸;蒸汽冷卻段出口蒸汽要有足夠的剩余過熱度;防沖板的固定要牢固,面積足夠,材質(zhì)要好;保持殼側(cè)水位正常,禁止低水位或無水位運(yùn)行。

b.管子振動(dòng)預(yù)防措施。在高加汽側(cè)安裝汽側(cè)安全門;限制殼側(cè)蒸汽或疏水的流速;管子間距要足夠大,這一方面降低了殼側(cè)流速,另一方面減小了管子互相碰撞摩擦損壞的可能性:限制管束自由段長度(即跨度)。

c.管子給水入口端的侵蝕預(yù)防措施。限制給水流速,停用一列加熱器或加熱器堵管數(shù)量較多時(shí),都會使管內(nèi)流速明顯增大。這時(shí)應(yīng)讓一部分給水經(jīng)旁路進(jìn)入鍋爐或降低機(jī)組負(fù)荷;控制給水含氧量小于7μg/L,控制給水pH值在9.2~9.6。

d.腐蝕預(yù)防措施。材料選擇時(shí),使機(jī)組變成為無銅系統(tǒng),這對整個(gè)機(jī)組的防腐和汽水晶質(zhì)控制都有利;要有完善的放空氣系統(tǒng),在管道連接上一般建議不采用逐級串聯(lián)的方式,以防不凝結(jié)氣體在壓力較低的加熱器中積聚;保證放空氣系統(tǒng)的正常工作,在啟動(dòng)時(shí),水側(cè)、汽側(cè)應(yīng)排凈空氣,給水水質(zhì)要合格;出廠時(shí)要有良好的防腐措施,防止貯運(yùn)過程中的腐蝕,對碳鋼管加熱器,通常對汽側(cè)和水側(cè)均采取充氮防腐的辦法;加熱器停用時(shí),通常根據(jù)停用時(shí)間的長短,分別采用充水、充汽或充氮的防腐措施,在水側(cè)適當(dāng)調(diào)節(jié)除氧水的pH值,以起保護(hù)作用。

e.超壓爆管預(yù)防措施。水側(cè)應(yīng)裝設(shè)安全閥。

f.材質(zhì)、工藝不良引起管子泄漏的預(yù)防措施。管壁至少應(yīng)在2.0mm以上以提高抗沖刷能力。組裝前要對每根管子探傷、水壓試驗(yàn)等檢驗(yàn);U型管應(yīng)熱處理、無直觀缺陷;管板管孔應(yīng)保持一定的粗糙度、公差和同心度,管孔倒角或倒圓應(yīng)光滑無毛刺。

g.預(yù)防性堵管。進(jìn)行預(yù)防性堵管。建議在堵一部分管的同時(shí)在管板上開一定大小的旁路孔.以降低給水流速,減輕腐蝕,此方法在國內(nèi)外多家電廠采用過,證明可以適當(dāng)延長加熱器壽命,減少泄漏次數(shù)?！?(編輯/劉佳)