许珩、谢清泉
济南市特种设备检验研究院 山东省济南市 250100
摘 要：锅炉爆管是发电站较为常见一类事故，这类事故和锅炉受热面安装及日常运行中的维护保养有着较大的关系。锅炉受热面爆管事故在发生之前通常会表现出较多的爆管前特征，及时发现并采取有效的措施预防爆管是发电站锅炉日常运行维护保养中的必要的手段。锅炉及管道受热面在发生爆管之前会表现出管面粗糙不平整、出现轻微破口且周围存在较多的轴向裂纹，受热管面额氧化层出现不同程度的脱落等，出现以上表现如果不能及时发现即容易将管面破口问题转变为爆管事故。本文就来探讨锅炉受热面爆管的详细原因和预防措施。
关键词：锅炉;受热管面;破口;爆管
火力发电是我国应用范围最广、应用程度最高的发电方式，锅炉是火力发电的核心设备，锅炉设备的安全和整个火电厂的安全发现有着直接的关系。在火电厂发电中，锅炉爆管是一种较为常见的锅炉质量安全事故，严重的情况可能会造成锅炉内压力不均、荷载过大，从而引发锅炉爆炸事故，给发电厂造成巨大的人员安全损失与财产安全损失。因此，提高锅炉受热面爆管的安全防护是保障锅炉安全运行的重要手段。
1锅炉受热面爆管概述
锅炉受热面爆管指的是锅炉运行的过程中突发的管道暴烈，一般伴随着较为明显爆破声和喷射而出的水及水蒸气。此时，锅炉的气压表、水流量表、蒸汽流量表等均出现异常，锅炉炉膛内的燃烧方式也由负压燃烧变为正压燃烧，炉烟和蒸汽也从炉墙的门孔及漏风处大量喷出。由于管道劈裂，锅炉管道系统内的气压出现异常，由于气压过低因此锅炉内的水位难以维持正常，锅炉内部炉膛的温度开始逐渐降低，排烟温度随着降低，严重时可引起炉膛灭火，造成锅炉燃烧效率降低，灰渣斗内灰量增多且伴随有湿灰。锅炉受热面爆管出现问题时能直接引起锅炉系统运行异常，造成锅炉引风机负荷增加，电流变大，锅炉系统安全性受到影响。
2 循环硫化床锅炉过热屏管爆裂的主要原因分析
2.1 过热屏组成材料的化学成分
相关专业人士在对过热屏爆裂后的过热屏管材料中的化学成分展开了分析，主要的分析結果如下表所示：
从上表的检测结果当中可以观察出，过热屏管子的化学材料与原始的设计材料内容相符合，无太大的差异，材料属于低合金钢，这种材料具备着良好的焊接性能[1]。
2.2 过热屏出现泄漏部位的材料金相分析
过热屏管子材料的金相组织，主要是铁素体和珠光体组成，这两种组成材料在受到热力的影响下，材料的状态逐渐发生了一定的转变。在泄露处的边缘当中可以看出，出现的这些裂纹主要是沿晶扩展为主，呈现的是常见的星状裂纹特征，该裂纹的两侧，具备着非常明显的氧化特征。由此可以说明，该裂纹是在对材料进行焊接的过程中产生的，那么这个裂纹就是属于焊接热裂纹[2]。
2.3 SEM的分析
裂纹性质需要进行SEM来分析，才能够确认具体的原因。这种方式经过分析的结果，可以判定裂纹周边氧化物的特征，从裂纹当中残留的各种杂质也可以发现，裂纹是由于焊接加热过程中产生的焊接热裂纹而引起的。正是因为这些裂纹的出现，才使得过热屏管爆裂的可能性增大[3]。
2.4 热裂纹的形成原因分析
展开焊接的过程中，热循环峰值的温度较高，这种高温的影响下，焊接接头的热影响区域当中含有的低熔点的物体就会被重新融化，当一些化学材料分量偏高的时候，在高温液化状态下，裂纹出现的倾向就会越来越多。熔池结晶的时候产生的拉应力，是促成热裂纹产生的重要原因，这种拉应力的大小，与接头的形式和刚性等都有着密切的关联。
热裂纹的主要产生原因，是由于拉应力和低熔点共晶这两者共同决定的。
3防止循环硫化床锅炉过热屏管爆裂的相关策略研究
3.1 及时更换过热屏管
过热屏管子在使用的过程中，会经过高温的影响出现一定的消耗，使其自身的功能和材料性能出现变化[4]。过热屏管子中的鳍片也会发生改变，想要防止过热屏管出现爆裂的现象，就要及时将鳍片或者过热屏管进行更换。同时，焊接前的余热要减慢焊接缝的冷却速度，减少焊接的应力，可以有效地防止裂纹产生。而且，焊接缝当中的一些有害的杂质的含量成分大小也必须要控制在合理的范围内。
3.2 合理控制过热屏管的焊接工艺
对于过热屏管的焊接，必须要采用合适的方式进行。主要采用的是GTAW的焊接方式，在焊接之前要对其进行预热，预热的温度范围必须要控制在一百五十度左右，焊接的时候，要两个人共同作用，才能够保证焊接质量的提升。同时，在焊接之后，要采取保温的作用环节温度的冷却。经过以上对过热屏管材料组成的分析，在焊接一些管径小于一百零八毫米，管壁的厚度小于等于十毫米的15CrMo钢管的时候，这种焊接接头，可以经过焊接前的预热处理，可以不经过焊接后的热处理。对于过热屏管内壁的要求必须要齐整，即便是存在不齐整的现象，这种误差不能够大于一毫米。在对过热屏管展开焊接的时候，一定要保证焊接的质量，与此同时，还应当为焊接的外观进行合理的控制，使其焊接的结果具备一定的美观性。自后，要对焊接屏管的对接焊口展开检测，主要使用射线检测，还要对相关的一些热影响较大的区域实行硬度检测，只有这些符合要求之后，才能够展开鳍片的焊接。
3.3 鳍片焊接工艺的控制管理
对于鳍片进行焊接的时候，要采用钨级氩弧焊接的焊接工艺，这种焊接工艺的使用，可以减少对鳍片进行焊接时所产生的一些疤痕和碎沫飞溅的现象。鳍片的适配性要着重加强，这样就可以提高对应力的控制力度。焊接线的能量必须要进行合理的控制，才能够防止裂纹的产生。对鳍片的焊接区域要打磨出光滑的光泽，便于实现对另外一些化学杂质的控制。同时，在对鳍片展开焊接之前，要进行预热处理。预热的时候温度控制在一百五十度左右，焊接后采取保温处理。在对其进行焊接结束之后，要将焊接的底部进行仔细的打磨处理，使其能够具备一定的光滑度。最后，使用专业的检测方式对其进行硬度检测，确保符合要求。
4结束语
综上所述，在本文当中经过对循环硫化床锅炉过热屏管爆裂的主要原因展开分析，可以发现，过热屏管子中的化学组成成分，以及在展开焊接的过程中所带来的温度，都可能会造成过热屏管子出现裂纹的现象，从而使其出现爆裂的现象。想要实现对这种现象的合理控制，就必须要合理地更换过热屏管以及鳍片，同时，要对过热屏管的焊接工艺进行严格的控制和管理，对于鳍片的焊接也必须要加以重视，选择合适的焊接方式，注意焊接过程中的任何关键的环节，减少出现裂纹的可能，实现对过热屏管爆裂现象的合理控制。
参考文献：
[1]陈国华.循环硫化床锅炉过热屏管爆裂原因分析及对策[J].石油化工技术与经济，2017，33（05）：55-57.
[2]马硕，张莉.循环硫化床锅炉控制系统的设计与实现[D].武汉科技大学，2018（1006）：203+204.
[3]杜丽华，吴建国.循环硫化床锅炉控制系统的探讨[J].山西电力，2014（1001）：251-253.
[4]陈惠杰.浅谈循环硫化床锅炉风系统优化措施[J].山东工业技术，2017（11）：38.
[5]吴铭轩.火电厂锅炉受热面爆管原因及防范措施探讨[J].科技创新与应用，2017（07）：119.