李黃

（重慶市建筑科學(xué)研究院有限公司，重慶 400000）

0 引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，對(duì)于電力事業(yè)也有巨大的發(fā)展。在這種大背景下，電力企業(yè)對(duì)于現(xiàn)代化的設(shè)施和設(shè)備有著較高的需求。為了有效減少事故的發(fā)生，保證電力企業(yè)能夠安全、穩(wěn)定地進(jìn)行日常供電，加強(qiáng)對(duì)電力企業(yè)的管理和維護(hù)，保障電廠的正常運(yùn)行。

在火力發(fā)電廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于煤的不穩(wěn)定性、給水溫度的下降和多余空氣的增多，使得再、過(guò)熱器的溫度超過(guò)了正常值。噴水降溫器由于其調(diào)節(jié)范圍大、慣性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代化的鍋爐機(jī)組中得到了廣泛的使用，然而，電廠中的噴水降溫器經(jīng)常發(fā)生管道泄漏，因此，通過(guò)對(duì)其泄漏原因的分析，并結(jié)合數(shù)據(jù)和有關(guān)的工作經(jīng)驗(yàn)，找到適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，?duì)于保證電廠的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)供電有著十分重要的實(shí)際意義。

1 鍋爐水冷卻器板裂的成因

在大型鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)中，普遍采用的是噴霧降溫方法。在2022 年初，一個(gè)鍋爐的工作時(shí)間為7245h，發(fā)現(xiàn)它的噴水減溫器出現(xiàn)了一些問(wèn)題，鍋爐的右邊出現(xiàn)了發(fā)熱，其減溫的水量增大后，蒸汽的溫度偏低，減溫效果變差，同時(shí)還有漏氣的聲音。通過(guò)調(diào)節(jié)再熱蒸汽的溫度，在停用再熱器的降水后，發(fā)現(xiàn)上述情況得到了改善。

將該鍋爐停機(jī)，并對(duì)其展開了現(xiàn)場(chǎng)檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此鍋爐的右后中冷器彎頭右側(cè)直管段與高溫加熱器導(dǎo)向管的下端焊縫有裂紋，右后中冷器彎頭直管段下端焊縫的內(nèi)側(cè)坡口處損壞，此泄漏位置為噴水減溫器右側(cè)后彎頭下焊口直管段的內(nèi)坡口，從現(xiàn)場(chǎng)觀察，泄漏部位的裂紋長(zhǎng)度大約在5～6m。在對(duì)退刀槽進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，可以看到其上存在著凹凸，其高度大約為1.5mm，在對(duì)直管段進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中，還可以看到在其內(nèi)壁上存在著一道網(wǎng)狀裂紋，在進(jìn)行了拋光之后，兩者之間的高度差在1.5mm 左右并沒(méi)有消失，而且在彎頭的內(nèi)壁上還會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)小的裂紋，接著進(jìn)行檢測(cè)，裂紋的范圍比較大，在接近破口的5m 的位置。網(wǎng)狀紋也出現(xiàn)在1.5～2mm。爆口開裂情況如圖1 所示。

圖1 爆口開裂情況

噴水減溫機(jī)的最后傾斜位置，在焊口的管道段的下傾斜處其上部的退刀凹槽處，其中的圓弧過(guò)渡，其凹凸距離一般在1.5mm 以內(nèi)，并與其內(nèi)的削薄段與斜段之間的直段過(guò)渡并不連接，同時(shí)由于其外形不規(guī)則，使該部分的殘余應(yīng)力水平上升，同時(shí)由于退刀溝槽的凹入，使墻厚部分的壁厚水平下降，使該部分的承載力水平下降，使得其內(nèi)部強(qiáng)度也受降低，從而使單位體積的附加內(nèi)部應(yīng)力水平上升。開裂部位直管段內(nèi)壁如圖2所示。

圖2 開裂部位直管段內(nèi)壁

通過(guò)對(duì)開裂部分的分析，該裂紋的表面出現(xiàn)了大量的銹蝕產(chǎn)物，這種銹蝕現(xiàn)象是疲勞斷口中所獨(dú)有的一種“貝殼狀”花紋裂紋，它在裂紋上若隱若現(xiàn)，與疲勞斷口中的銹蝕現(xiàn)象基本一致，基本滿足了熱-力-應(yīng)力型裂紋的特點(diǎn)，而在脆性斷口中，銹蝕產(chǎn)物充斥其中，并在高溫條件下頻繁出現(xiàn)銹蝕，并伴隨著氧化腐蝕，因此，該裂紋周圍的管線材質(zhì)為未發(fā)生異化的珍珠母體和鐵素體珍珠母體，這可能是導(dǎo)致蠕變裂紋失效的主要原因。從裂紋的擴(kuò)展形貌來(lái)看，噴水冷卻器右側(cè)后彎頭下部焊孔直管段的內(nèi)倒角在支撐槽中有一個(gè)高約1.5mm 的凹凸弧過(guò)渡，錐形段和傾斜段及其內(nèi)直管段之間的過(guò)渡不連續(xù)。由于其形狀不規(guī)則，使此部分的應(yīng)力水平升高，凹槽的凹部在壁厚方向上減小了壁厚，從而減小了部件的承載能力，同時(shí)也影響了部件的剛度，增加了單位面積上的附加應(yīng)力。

通過(guò)對(duì)失效試件的顯微組織進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其熱疲勞破壞所導(dǎo)致的裂紋與水冷卻冷卻器表面的裂紋非常類似。這種裂紋的出現(xiàn)是因?yàn)檫^(guò)熱器在高溫下運(yùn)行，導(dǎo)致里面的加熱蒸汽溫度過(guò)低，與外面的蒸汽溫度偏差過(guò)大，導(dǎo)致集熱器內(nèi)的溫度波動(dòng)較大，從而更容易受到熱負(fù)荷變化的影響。

此外，裂口呈圓鈍狀，略帶尖角，這是對(duì)彎曲管內(nèi)壁上有一定影響的重要證據(jù)[1]。

避免熱水與冷卻器外壁過(guò)高溫差的產(chǎn)生，在冷卻器中安裝了一個(gè)額外的噴水裝置（噴管）和冷卻器內(nèi)襯，從而更好地保護(hù)了溫度的交流應(yīng)力。由進(jìn)料泵吸入的中間階段從過(guò)熱蒸汽中獲取過(guò)熱水（溫度約為155℃），來(lái)自低溫中間單元的蒸汽溫度為470℃，可以看出，如果鍋爐的噴水減溫器沒(méi)有問(wèn)題，那么其管壁的溫度應(yīng)為470℃。在后來(lái)的應(yīng)用中，鍋爐噴水減溫器的簡(jiǎn)體變得很短，比之前的6m 縮短了將近2m，雖然使用了多孔噴嘴，但是因?yàn)榧訜岬臅r(shí)間長(zhǎng)，加熱面積小，所以在瞬間噴入的減熱水量過(guò)大的時(shí)候，減熱水不能充分的混合和霧化，它的工作效果比理想的要差。這樣，導(dǎo)致過(guò)冷器后的彎管外側(cè)環(huán)境較冷，因此，管道內(nèi)壁的溫度在該區(qū)間內(nèi)突然下降，但是外壁的溫度偏高，造成較大的溫差，使熱水的連續(xù)流動(dòng)減少，造成較大的熱負(fù)荷。每次投入都會(huì)造成熱疲勞損傷，而且在使用過(guò)程中積累，所以，就會(huì)出現(xiàn)裂紋，裂紋形態(tài)為叢狀或網(wǎng)狀。下部直管段內(nèi)部網(wǎng)狀裂紋如圖3 所示。

圖3 下部直管段內(nèi)部網(wǎng)狀裂紋

在這一部分的鍋爐中，出現(xiàn)了一道裂縫，從這一部分的裂縫中可以看出，這一部分的裂縫就是因?yàn)樯鲜鲈蚨霈F(xiàn)的。由于鍋爐噴水冷卻器存在缺陷，對(duì)再熱蒸汽溫度的調(diào)節(jié)效率不高，此鍋爐采用的是尾部擋板對(duì)再熱蒸汽的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，此類方法存在滯后性，并且靈敏度低，同時(shí)也增加了噴水冷卻器中的噴水量，由于質(zhì)量和技術(shù)都存在問(wèn)題，而噴水冷卻器及其調(diào)節(jié)閥都是調(diào)節(jié)工具，它也存在著某些缺陷，會(huì)造成蒸汽溫度的變化，因此，分水器和與其相連的直管會(huì)受到較大的交變應(yīng)力，也會(huì)影響水流量。管道設(shè)計(jì)存在缺陷，因?yàn)樗淞鲊娚淦鞯幕旌暇嚯x太小，水不能吸收足夠的熱量，導(dǎo)致加熱后的水蒸發(fā)不完全，使集熱器長(zhǎng)期受到水錘和熱交變應(yīng)力的影響。

高壓加熱器保養(yǎng)得不夠好，運(yùn)轉(zhuǎn)不暢，造成了再熱蒸汽的溫度過(guò)高，但是在熱氣的擋板又不能開得過(guò)小，造成了降熱水量過(guò)大[2]。

從維修工藝方面來(lái)看，由于刀槽的不平滑，影響了彎道過(guò)渡口的應(yīng)力，所以，這是管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，如果噴水流量稍微大一些，在水的沖擊作用下，由于溫度變化引起的溫度變化，會(huì)導(dǎo)致軟弱連接出現(xiàn)裂縫，從而導(dǎo)致滲漏。為了避免因熱損耗而引起的裂縫，必須通過(guò)3 種方法來(lái)減少內(nèi)部和外部之間的熱差異。

2 解決辦法

鍋爐噴水減溫器管道泄漏的預(yù)防和解決辦法：鍋爐噴水減溫器管道泄漏的預(yù)防和解決辦法：加強(qiáng)安裝、定期檢修、正確使用及備件準(zhǔn)備可以有效地預(yù)防和解決鍋爐噴水減溫器管道泄漏的問(wèn)題。鍋爐噴水減溫器是鍋爐中必不可少的安全設(shè)備，其主要作用就是降低鍋爐的溫度，保證鍋爐的安全運(yùn)行。在使用鍋爐噴水減溫器過(guò)程中，管道泄漏問(wèn)題是一個(gè)經(jīng)常會(huì)發(fā)生的事情。管道泄漏不僅影響了鍋爐運(yùn)行的安全，而且還會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，導(dǎo)致環(huán)境污染。因此，為了確保鍋爐能夠正常運(yùn)行，必須采取措施解決管道泄漏問(wèn)題。

2.1 操作環(huán)境的改進(jìn)

分析鍋爐的正常運(yùn)行各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)控制減溫水的水量，減溫水量太大，在管道中的減溫水無(wú)法吸收到足夠的熱量，沒(méi)有被徹底的霧化，避免了管道的熱疲勞損傷和裂紋。所以，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)降溫水的噴入量，對(duì)于降溫裝置的操作和維護(hù)非常有益。

另外，高溫壓力加熱器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，能有效地吸收減溫水的熱量，并能有效地提高其溫度，雙煙道的煙幕要維持良好的調(diào)整狀態(tài)，在再熱器出現(xiàn)超溫時(shí)，可以及時(shí)地調(diào)整。改造現(xiàn)有的噴水降溫器閥“門”，通過(guò)壓力差調(diào)整閥門，可以有效地調(diào)整降溫水溫，這種調(diào)整可以持續(xù)進(jìn)行。同時(shí)，由于噴水減溫器閥門內(nèi)漏，導(dǎo)致熱蒸汽的溫度不能得到及時(shí)有效的調(diào)整，所以，必須防止其內(nèi)漏，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即處理。

2.2 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的變更

改進(jìn)噴水減溫器和它的管系結(jié)構(gòu)，可以延長(zhǎng)加熱的管道的長(zhǎng)度，使得彎頭前的減溫水可以被完全汽化，可避免過(guò)冷卻器歧管內(nèi)外的溫差，減少歧管上的可變熱負(fù)荷[3]。

2.3 操作和維修

首先，每個(gè)操作員都要按照有關(guān)規(guī)程的要求，嚴(yán)格控制自己的操作，例如，雙煙道排煙系統(tǒng)是控制再熱蒸汽溫度的重要手段，在此基礎(chǔ)上，要預(yù)先判斷減溫器的噴水系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生變化，在設(shè)定的過(guò)程中，采用排煙系統(tǒng)來(lái)控制再熱蒸汽的溫度，以減少減熱水的用量。

其次，在維修工藝方面，可以用打磨的方法，用來(lái)消除彎頭焊接處的凹陷，使其過(guò)渡更平滑（這是必須要做的，因?yàn)檫@是在高溫高壓管線中十分關(guān)鍵的）以免出現(xiàn)渦流，造成熱應(yīng)力過(guò)度集中。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于鍋爐冷卻器管漏液，應(yīng)從多個(gè)角度進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策?？紤]到鍋爐噴水減溫器對(duì)鍋爐生產(chǎn)工藝的重要作用，每個(gè)公司都要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的保養(yǎng)與檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行處理，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

另外，在解決鍋爐冷卻器管滲漏時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。如果管線發(fā)生泄露，有可能引起爆炸等重大事故，必須先做好緊急的安全工作，然后才能疏散現(xiàn)場(chǎng)的人員。同時(shí)，要立即向上級(jí)機(jī)關(guān)或相關(guān)機(jī)構(gòu)報(bào)告，并在第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急計(jì)劃，采取合理的對(duì)策，來(lái)控制事態(tài)的蔓延與影響。所以，企業(yè)必須要有健全的安全管理體系，才能有充足的準(zhǔn)備來(lái)應(yīng)付各種突發(fā)事件[4]。

對(duì)于管道滲漏，必須嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)作業(yè)規(guī)程，保證安全和環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)要求。比如，要有足夠的保護(hù)措施，以避免泄露的材料對(duì)地下水及土壤造成污染。如果滲漏較大，應(yīng)立即安排專門的工作人員采取專門的方法對(duì)滲漏部位進(jìn)行清理、處理。同時(shí)，企業(yè)要對(duì)廢料進(jìn)行合理的處置，并嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行廢料的分類處置，避免產(chǎn)生二次污染。另一方面，公司也可以從技術(shù)上尋找解決漏油問(wèn)題的辦法。如采用PLC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)水槍的自動(dòng)化，從而減少了手動(dòng)操作，同時(shí)也避免了因誤操作而引起的水管滲漏等。同時(shí)，在鍋爐及管路的設(shè)計(jì)階段，要注意線圈滑套、管壁材質(zhì)及接頭形式的選擇，將可能出現(xiàn)的事故因素降至最低。而在鍋爐的生產(chǎn)工藝中，應(yīng)該注重對(duì)水質(zhì)進(jìn)行控制，防止水垢、沉積物等物質(zhì)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕和磨損。

在實(shí)現(xiàn)冶金、石油、化工及電力等重要行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐噴水減溫器的穩(wěn)定運(yùn)行起著非常關(guān)鍵的作用。但是，在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)諸如管道滲漏等問(wèn)題。所以，企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)鍋爐噴水降溫器及與之有關(guān)的管道的安裝、檢修和維護(hù)，確保順利工作，防止由于管理和技術(shù)方面的原因而造成的失效和泄漏。尤其是在生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)安全問(wèn)題始終保持高度的重視，要對(duì)相關(guān)的安全措施進(jìn)行嚴(yán)格的制定并落實(shí)，保障人力和設(shè)備的安全，為公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造出更多的財(cái)富和價(jià)值[5]。

在實(shí)踐中，我們還要遵守工作規(guī)則，遵守環(huán)保要求，避免泄露材料對(duì)土壤和土壤造成污染，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的清理，保障企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。所以，只有嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)定和要求，并逐步提高企業(yè)的安全和技術(shù)管理水平，才能更好地利用鍋爐噴水降溫器的優(yōu)點(diǎn)，保證生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。