張偉洪

（廣東省云浮市特種設(shè)備檢驗(yàn)所，廣東云浮527427）

煤氣發(fā)生爐主要由爐體水夾套和汽包組成，煤在水夾套內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的熱量被水吸收后產(chǎn)生蒸汽匯集到汽包后，通過(guò)管道把蒸汽引回到水夾套的熾熱的煤層上與煤發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生煤氣，用于陶瓷的燒制。

2011年2月，我所對(duì)某陶瓷廠的煤氣發(fā)生爐進(jìn)行年度檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)該煤氣發(fā)生爐爐體水夾套內(nèi)筒體發(fā)生多處鼓皰。該煤氣發(fā)生爐水夾套的基本信息見(jiàn)表1。由于煤氣發(fā)生爐是陶瓷生產(chǎn)的心臟，一旦停用，將給陶瓷廠帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。陶瓷廠十分焦急，他們希望我所盡快給出鑒定意見(jiàn)和處理方法。為了準(zhǔn)確判斷煤氣發(fā)生爐的受損程度和提出合理的處理意見(jiàn)，我所立即對(duì)該煤氣發(fā)生爐進(jìn)行了全面檢驗(yàn)。

1 制定檢驗(yàn)方案

檢驗(yàn)方案是根據(jù)《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》的要求和煤氣發(fā)生爐的特點(diǎn)，重點(diǎn)針對(duì)鼓皰部位而制定的。主要從以下幾方面考慮。

1.1 檢驗(yàn)依據(jù)

1、GB150-1998《鋼制壓力容器》；

2、TSGR0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》；

3、TSG R7001-2004《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》；

4、GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》。

1.2 檢驗(yàn)要點(diǎn)

（1）宏觀檢查

檢查爐體的結(jié)構(gòu)、幾何尺寸和焊縫，表面狀況以及夾套內(nèi)的結(jié)垢情況；

（2）超聲波測(cè)厚，重點(diǎn)對(duì)鼓皰部位進(jìn)行測(cè)厚；

（3）對(duì)鼓皰部位及其周?chē)M(jìn)行表面缺陷檢測(cè)；

（4）對(duì)鼓皰部位進(jìn)行埋藏缺陷檢測(cè)；

（5）對(duì)鼓皰部位進(jìn)行硬度測(cè)定；

（6）對(duì)鼓皰部位進(jìn)行顯微組織的金相檢驗(yàn)；

（7）強(qiáng)度校核；

（8）耐壓試驗(yàn)。

根據(jù)上述檢測(cè)結(jié)果對(duì)煤氣發(fā)生爐爐體進(jìn)行安全狀況等級(jí)評(píng)定并給出處理意見(jiàn)。

2 檢驗(yàn)情況

（1）宏觀檢查

據(jù)了解，該煤氣發(fā)生爐曾在去年底發(fā)生過(guò)缺水事故。該煤氣發(fā)生爐自安裝投用以來(lái)，一直沒(méi)有安裝水處理設(shè)備，爐水多次抽樣檢測(cè)均不合格，不合格的指標(biāo)是給水硬度和爐水pH值、堿度、溶解固形物。

這次檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該爐水夾套內(nèi)筒體中下部發(fā)生3處鼓皰，其中最大處直徑為842mm，高105mm，鼓皰情況見(jiàn)圖1。

表1 煤氣發(fā)生爐水夾套的基本信息Tab.1 Basic information aboutgas generator's water jacket

煤氣發(fā)生爐水夾套內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，達(dá)2mm；內(nèi)筒體向火側(cè)材料表面有高溫氧化現(xiàn)象。

圖1 筒體鼓皰情況Fig.1 Bulge deformation of the steel shell

圖3 最大鼓皰處鋼材的金相分析顯微組織Fig.3 Metallographical image of the steelshellwith the largestbulge deformation

圖2 超聲波測(cè)厚平面圖Fig.2 Ultrasonic measurement of the fouling layer thickness（top view）

表2 超聲波測(cè)厚相應(yīng)數(shù)據(jù)Tab.2 Ultrasonic measurement results of the fouling layer thickness

（2）超聲波測(cè)厚

其測(cè)厚所得的展開(kāi)平面見(jiàn)圖2及相應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

超聲波測(cè)厚顯示，其最小壁厚發(fā)生在最大鼓皰處，為17.5mm，說(shuō)明鼓皰處已被明顯拉薄。

（3）磁粉檢測(cè)鼓皰處，未發(fā)現(xiàn)裂紋。

（4）超聲波檢測(cè)鼓皰處，未發(fā)現(xiàn)鋼材有分層現(xiàn)象。

（5）硬度測(cè)量

鼓皰處鋼材的硬度值見(jiàn)表3。

鼓皰處的平均硬度值為130.5HB，表明鼓皰處鋼材的硬度值明顯偏高（正常為120HB左右）。

（6）金相檢驗(yàn)

表3 鼓皰處鋼材的硬度值Tab.3 Hardness of the bulged steel shell

表4 筒體的強(qiáng)度Tab.4 The strength of the steelshell

該爐水夾套內(nèi)筒體的材質(zhì)為20g，交貨狀態(tài)為熱軋，其金相組織為鐵素體和珠光體。圖3為最大鼓皰處鋼材的金相分析顯微組織。

從圖3可以看出，該處已長(zhǎng)出針狀的魏氏組織，已明顯過(guò)熱，說(shuō)明材料已產(chǎn)生劣化。

（7）強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)GB150-1998《鋼制壓力容器》計(jì)算爐體水夾套內(nèi)筒體的強(qiáng)度。經(jīng)過(guò)計(jì)算和查表，其參數(shù)見(jiàn)表4。

[P]允許=B/（D0/δe）=0.25MPa＞P設(shè)，強(qiáng)度校核合格。

（8）水壓試驗(yàn)

檢驗(yàn)結(jié)束后，經(jīng)水壓試驗(yàn)，其結(jié)果無(wú)滲漏，無(wú)殘余變形，水壓試驗(yàn)合格。

3 檢驗(yàn)結(jié)果分析

從上述檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，造成這次鼓皰事故的主要原因是煤氣發(fā)生爐發(fā)生缺水運(yùn)行，鋼材在高溫環(huán)境下得不到及時(shí)的冷卻而出現(xiàn)短期超溫過(guò)熱現(xiàn)象，強(qiáng)度急速下降，在外壓的作用下（內(nèi)筒體承受外壓）發(fā)生塑性變形，因而產(chǎn)生鼓皰事故。而煤氣發(fā)生爐用水沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理，水質(zhì)不合格，夾套內(nèi)結(jié)垢，也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)筒體鋼材得不到及時(shí)冷卻而產(chǎn)生長(zhǎng)期超溫現(xiàn)象，從而引起材料強(qiáng)度下降，這也加劇了煤氣發(fā)生爐鼓皰事故的發(fā)生。

4 問(wèn)題處理

從檢驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，煤氣發(fā)生爐鼓皰處的材質(zhì)已發(fā)生明顯劣化現(xiàn)象，根據(jù)《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》的規(guī)定，其安全狀況等級(jí)應(yīng)定為4級(jí)或5級(jí)?？紤]到該容器的使用壓力較低（0.20MPa），鼓皰部位發(fā)生在內(nèi)筒體，且承受外壓，發(fā)生事故的可能性較低，即使發(fā)生事故，其危險(xiǎn)性也不會(huì)很大（因?yàn)槭峭鶅?nèi)發(fā)生破裂的）。因此，將其安全狀況等級(jí)應(yīng)定為4級(jí)，監(jiān)護(hù)使用，最長(zhǎng)監(jiān)護(hù)使用時(shí)間不得超過(guò)3年，在監(jiān)護(hù)使用期內(nèi)縮短檢驗(yàn)周期為1年，重點(diǎn)監(jiān)控鼓皰位置有無(wú)擴(kuò)大跡象。用戶(hù)在監(jiān)護(hù)期內(nèi)應(yīng)找有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行挖補(bǔ)維修，以提高其安全狀況等級(jí)，延長(zhǎng)煤氣發(fā)生爐的使用壽命。

5 預(yù)防和改進(jìn)措施

通過(guò)對(duì)鼓皰部位的全面檢驗(yàn)和分析，我所讓陶瓷廠及時(shí)了解煤氣發(fā)生爐的受損程度并為該廠繼續(xù)使用提供了技術(shù)支撐，避免了直接停產(chǎn)帶來(lái)的損失，為企業(yè)下一步維修或更換贏得了時(shí)間，為企業(yè)挽回巨大經(jīng)濟(jì)損失。為了防止類(lèi)似事故的發(fā)生，使用單位應(yīng)該加強(qiáng)人員崗位責(zé)任制的落實(shí)，確保煤氣發(fā)生爐按操作規(guī)程運(yùn)行，及時(shí)把水垢清除，并加裝軟水處理設(shè)備，以確保煤氣發(fā)生爐的水質(zhì)達(dá)到GB/T1576-2008《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)的要求，減少結(jié)垢，以使煤氣發(fā)生爐的受熱面得到充分冷卻，防止過(guò)熱現(xiàn)象。同時(shí)建議加裝水位報(bào)警器和自動(dòng)上水裝置，防止出現(xiàn)缺水現(xiàn)象。