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锅炉给水管失效原因分析及解决措施

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：李继鹏

[导读] 摘要：工业锅炉作为工业生产的主要热量来源，广泛应用于食品、纺织、化工、建筑等各个领域。

        烟台市特种设备检验研究院山东烟台 265600
        摘要：工业锅炉作为工业生产的主要热量来源，广泛应用于食品、纺织、化工、建筑等各个领域。本文以某锅炉给水管失效的原因进行分析，并就此提出解决措施。
        关键词：锅炉；给水管；失效
        1 锅炉基本情况
        该锅炉型号为SZS50-1.57-YQ（LN），是一台双锅筒纵置式室燃炉，定期检验过程中锅炉外部结构无异常，打开锅筒人孔门发现给水管脱落，给水管材质为20#钢，规格为Φ219×8，其余部件无异常。
        2 检验方法及结果
        将失效的给水管部件取样分别进行宏观检验、微观检验及化学成分分析，并取少量给水和锅水进行水质分析。
        2.1 宏观检验
        给水管失效部位位于弯头处，弯头和法兰颈部沿着对接焊缝整段脱落，弯头外壁未见明显腐蚀。弯头内壁腐蚀较为严重，局部可见较大腐蚀坑，腐蚀减薄最严重部位剩余壁厚仅为1mm。
        2.2 微观检验
        截取小段试样纵截面进行金相检验，放大倍数为250倍，通过显微镜观察发现材料芯部以及内壁的金相组织均为铁素体+珠光体，内壁表面未见穿晶或沿晶裂纹，芯部和内壁无异常组织。
        2.3 光谱分析
        给水管试样光谱分析结果见表1，各元素化学成分含量均符合标准GB/T699-2015要求。
        表1 给水管化学成分

2.4 水质分析
表2 水质分析表导出到EXCEL

        该锅炉给水是采用反渗透法制备的除盐水，将给水和锅水分别取样进行分析，分析结果见表2。各水质分析项目中，除给水溶解氧含量不符合标准GB/T1576-2018要求外，其余各项目均符合标准要求。
        3 失效原因分析
        综合以上检验结果，笔者从金属的腐蚀、管子的设计以及管理三方面因素进行分析。
        3.1 腐蚀的影响
        化学分析以及金相分析结果表明所用材质符合锅炉设计以及标准要求，因此材质并非造成给水管腐蚀的原因。
        水质分析表明给水中的溶解氧超标，过量的溶解氧和给水管内壁金属发生氧化还原反应，并生成均匀的氧化膜，在长时间的给水冲刷以及高温的作用下，氧化膜不断地脱落，裸露的新的金属也被氧化，从而导致的管子壁厚的腐蚀减薄；此外在弯头的焊缝以及热影响区由于存在较大内应力，内部存在较大电位差，焊缝和热影响区腐蚀速率较弯头部位更快，最终使得弯头与法兰颈部在焊缝部位整体脱落。
        3.2 设计的影响
        该锅炉所采用给水管弯头的弯曲半径较小，从而给水管内的流体经过弯头部位时局部阻力较大，当流体的压力降低到饱和蒸汽压力之下时，给水便会汽化产生气泡，随着气泡继续增大，在气体溶解、蒸汽凝结等外界条件下溃灭消失，
        从而产生局部水锤作用，在给水管弯头内壁形成密布的圆形腐蚀坑，出现汽蚀现象。同时，由于汽蚀形成的凹坑，会改变原有金属的应力分布状态，在含氧量较高的环境中会进一步加速给水管弯头内壁的腐蚀。
        3.3 管理的疏忽
        不同于电站锅炉较为齐全完善的各种保护及监测系统，工业锅炉在使用过程中更多的依靠操作人员的专业水平和管理人员的管理水平。该锅炉在使用过程中水质化验人员未能按照标准对水质进行化验，致使水质状况长期处于不合格状态，管理人员也未尽应有的管理责任，没有及时发现水质问题，也没有定期对锅炉操作人员和水质化验人员进行定期培训，导致锅炉长期受到氧腐蚀作用。
        4 预防措施
        4.1 加强水质监控
        锅炉水质的好坏，直接影响锅炉的使用寿命，在锅炉的运行过程中要加强水质的PH值、酸碱度、硬度、溶解氧、电导率等各项指标监控，水质一旦有异常，需尽快查明原因，采取必要的措施，确保水质各项指标在标准范围内。
        4.2 增加除氧设备
        给水中过量的溶解氧会引起过锅炉的腐蚀，为了降低含氧量，必须要控制给水的含氧量。在GB1576-2018标准中，规定额定蒸发量大于或者等于10t/h的锅炉，给水应除氧。因此针对给水中溶解氧含量较高的问题，首先要确保锅炉安装有除氧设备，可以采用热力除氧、真空除氧、海绵铁除氧、化学除氧剂除氧、电化学除氧等除氧方法。此外，应保障除氧设备正常运转，锅炉操作人员对出现的设备故障问题能够有一定的处理和解决能力，并能够及时与管理人员沟通处理。
        4.3 采用耐腐蚀材料
        腐蚀是造成锅炉失效的头号因素，因此在保证材料的强度以及使用温度的前提下，锅炉使用单位和生产单位可以按照合同约定的要求，对比较容易受腐蚀冲刷影响的结构及部件采用耐腐蚀性能较高的材料，降低材料因腐蚀而损伤的风险。
        4.4 改良给水管设计
        锅炉属于较为复杂的设备，涉及的专业以及考虑的因素很多，因此锅炉在设计过程中会有考虑不周之处，往往是在锅炉使用一段时间后问题才显现出来。该给水管道弯头的弯曲半径较小，若适当的增大弯头的弯曲半径，可以改变给水的进水条件，减小局部阻力，使压力缓慢降低，从而降低给水管发生汽蚀的概率。
        4.5 加强管理
        锅炉是危险性较大的特种设备，加强安全管理对于预防事故的发生和设备的损坏是十分必要的。因此使用单位应牢固树立安全意识，强化安全管理，要严格制定锅炉安全使用管理规章制度，并定期组织管理人员和操作人员进行学习和培训，努力提高人员的安全意识和使用管理技能，将各项安全管理规章制度落到实处。
        5 结束语
        综上所诉，锅炉在使用过程中产生失效所涉及的因素是多方面的，因此在实际的检验工作中，要根据不同的失效模式及失效部位，分析具体的失效过程及原因，了解设备的运行状态，进而采取有效的解决措施，才能确保设备的安全稳定经济运行，大幅提高锅炉的使用寿命。
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