摘要：通過對本公司鍋殼式熱水鍋爐管板與煙管管端裂紋漏水事故案例的調查，分析了產生裂紋漏水的原因，提出了鍋爐在執行、管理維修等環節有效地加以改進措施,保證裝置的安全執行。
關鍵詞: 管板裂紋應力集中結垢嚴重
首雲礦業原有三個鍋爐房，每個鍋爐房有兩台2.8mw熱水鍋爐,各供暖點採用分散供暖的方式，鍋爐前菸箱管板從未發生裂紋現象。2023年為節能降耗、注重環保、集中管理的需要，取消三個鍋爐房，建成乙個集中供暖的鍋爐房。
2023年3月初兩台7mw的熱水鍋爐相繼發生前菸箱管板漏水現象，另一台10噸蒸汽鍋爐前菸箱管板正常。熱水鍋爐前菸箱管板漏水是製造原因還是執行操作、管理等方面的原因。本文通過對新型鍋殼式熱水鍋爐前管板裂紋、煙管管端裂紋漏水問題的分析,闡述了產生裂紋的原因,以便今後加強管理，杜絕此類事故的發生。
1案例如下
2023年3月初，我單位兩台dzl7-1.0-aii鍋殼式熱水鍋爐相繼出現前菸箱管板漏水現象,一台鍋爐在執行中發現前菸箱門縫隙漏水，加煤斗爐排下滴水。司爐工報告後，鍋爐立即降負荷，停爐。
維修人員開啟前菸箱門，發現管板處向外噴水，部分煙管管端裂紋漏水。初步判斷為鍋爐前菸箱管板裂紋為疲勞過熱造成。另一台熱水鍋爐在停暖後，鍋爐前菸箱清掃除灰，發現前管板有滲水現象。
兩台鍋爐已執行4年，使用一直正常。
2 案例情況調查
兩台dzl7-1.0-aii鍋殼式熱水鍋爐相繼出現前菸箱管板漏水後，報當地技術監督局鍋爐檢驗所，鍋爐檢驗所檢驗，整個鍋筒有不足1 mm的水垢，前管板中間高溫區自上往下數第2排,自左往右數第8根煙管孔橋上有一條穿透性裂紋,向下第3、4、5、6、7、8排均有不規則的管橋裂紋，均從煙管管端角焊縫開裂,已延伸至管板母材。裂紋尖端圓鈍,沒有分叉,從裂紋的形貌和特徵可判定該裂紋屬拉裂裂紋。
檢查鍋爐質量證明書，水力計算等資料，符合要求。檢查執行記錄、水質化驗等，鍋爐為生活用採暖鍋爐,回水溫度控制在40-55度 ,執行時間每天約為20小時。執行工況下最高工作壓力為0.
40mpa,水處理採用爐外化學處理(鈉離子交換器),經取樣化驗,軟化水硬度0.05mmol/l,ph值為7鍋水鹼度5.06mmol/l,ph值為9。
鍋爐前管板板厚16mm,材質20g,煙管規格為φ70×3,材質20#無縫鋼管。檢查未發現出問題。
3造成前菸箱管板裂紋的幾種原因
（1）前菸箱管板材質問題，過熱脆化，疲勞裂紋。
（2）鍋爐缺水、鍋爐跑火等，煙氣短路前菸箱管板長期高溫過熱。
（3）鍋爐製造問題，管孔與煙管間存在較大間隙,未焊透。
（4）鍋爐水迴圈不好，管板高溫區結垢。
（5）結垢嚴重,傳熱惡化,使前管板高溫區超溫過熱，應力裂紋。
面對以上原因，究竟是哪一種原因造成的管板裂紋，很難判斷準確。採用排除法，從第一條開始排除。
4 原因分析
首先割下裂紋處的一塊管板，做金相組織分析，分析結果,管板和管子符合3087的要求.硬度測定經-80型硬度儀進行硬度測定,後管板裂紋附近鋼板平均硬度值為145,正常區域管板平均硬度值為163,裂紋區管板硬度值有下降,但尚屬正常範圍.這也說明後管板高溫區由於長期過熱,機械效能已有所下降。
金相組織分析結果，原前煙箱管板、鋼管材質合格。
查執行記錄，鍋爐無缺水記錄。每次鍋爐壓力降到0.2mpa,司爐工立即開啟緊急補水，維修工立即查詢原因，如果鍋爐不能執行，司爐工立即停爐，鍋爐缺水的原因排除了。
3#鍋爐曾發生跑火，煙氣短路現象，但是發生時間很短，發現後，立即對爐牆跑火點進行了封堵。對比2#鍋爐，2#鍋爐使用率比3#鍋爐還小，未發生跑火現象，但是2#鍋爐前菸箱管板也發生了裂紋。說明兩台鍋爐未發生鍋爐缺水現象，3#鍋爐跑火也不是造成前菸箱管板裂紋的主要原因。
檢查前管板管孔的疲勞裂紋可以看出，煙管外壁與管孔壁間存在一定的間隙。按照圖紙中的裝配間隙要求是0．5～o．85mm，鍋爐製造時焊接前應先進行脹接,而實際情況是該鍋爐煙管未進行預脹,管孔與煙管間存在較大間隙。檢查煙管與管板的焊角高度，發現焊接質量區域性不符合要求焊角偏低，有微小的咬邊現象。
從鍋爐結構上分析,鍋爐由於採用翼型煙道布置,煙道變為單回程,從翼型煙道流出的高溫煙氣進入前菸箱,使前管板成為高溫區。該處的煙氣雖然經過爐腔冷壁管及翼型煙道中的對流管束,但煙溫仍然在500-650℃之間。但、由於「入口效應」的影響,管孔周圍的管板和煙管端部接受的熱量是輻射和對流兩部分的疊加。
可見,管孔處管板的實際熱負荷是整個管板熱負荷最大之處。檢驗中發現前管板和煙管前部較多的殘存水垢正好在煙管和管板的交界周圍,也證明了管孔壁處的熱負荷最高。鍋爐執行時，鍋水滲入間隙中形成環形水膜。
從前面的分析情況可知，前管板管孔處所受的熱負荷最高，環形水膜被加熱產生汽泡，由於汽泡不可能自由地游離出間隙，因而水膜逐漸變成汽膜，致使管孑l壁和管端傳熱惡化加劇。汽膜噴出間隙，鍋水再一次滲入形成水膜，周而復始，由此產生的溫度交變應力作用於管板與煙管的連線焊縫，首先在焊縫處出現裂紋、煙管端裂紋。如果鍋爐水迴圈不好，管板處的熱量不能及時被水帶走，管板就容易產生高溫疲勞裂紋。
割下前管板後發現該鍋爐的管板高溫區煙管束間隙內結滿了堅硬的二次水垢.區域性厚達20mm,水垢由內向外為灰色然後為白色說明煙管束間夾雜了大量的鐵鏽及淤泥，外面才是碳酸鹽水垢、硫酸鹽混合垢,這些汙泥及水垢才是管板裂紋的真正罪魁禍首。管板內側結垢嚴重,引起傳熱惡化,管板溫度進一步上公升,使前管板承受了很大的溫差應力.
鍋筒與煙管間也存在著較大的溫度差,據測算,鍋殼下部平均壁溫較高而煙管的平均壁溫較低,兩者之間溫差較大,加上鍋爐結垢嚴重,鍋筒底部又有大量脫落垢片堆積,使鍋簡與煙管之間的溫差更大,兩者線性膨脹量也相差很大.由於煙管與管板採用焊接連線,剛性大,煙管與鍋筒的線性膨脹差會在管板上產生很大的拘束應力。由於煙管與管板採用單面角焊(未開坡口),屬於未焊透連線,鍋爐執行時在角焊縫支點處構成了很高的應力集中。
泥垢形成的主要原因為室外管線年久失修，近三年內採暖季節管路經常損壞，維修管道，導致大量的淤泥進入管道內部，夏季管路改造，鍋爐內部水全部放淨，淤泥逐年在前管板結成硬質水垢，並且每次管路損壞，都會加入大量未處理的新水，造成水質不合格，形成水垢。
5 修復及改進措施
管板裂紋的原因找到後，對管板進行更換修復。
（1）用化學清洗方法清洗鍋爐,徹底去除水垢。鍋爐清洗除垢後,從鍋爐廠家購買合格的管板和煙管，對前管板進行修磨，對接邊緣厚度要求與鍋筒厚度相同，削坡坡長20mm,短邊傾斜度＜4mm,管板與鍋筒環向焊縫對接偏差不應大於版後的10%，將前管板高溫區的煙管普遍採用先預脹後焊接的方法的方法消除間隙，煙管與管板焊角高度為3.5mm,並經100%射線探傷檢測合格,更換全部煙管,水壓試驗合格。
（2）徹底清除殘餘水垢,執行中加強水質管理。定期檢查鈉離子交換器,使水質符合gb1576-2008《工業鍋爐水質》標準的要求。 （3） 停爐後定期清除鍋爐內的鐵鏽、汙泥、水垢，定期煮爐,停爐後做好鍋爐內部的保養工作。
（4）搞好鍋爐的執行管理,鍋爐執行時要控制過量空氣係數,盡量降低前菸箱處的煙氣流速,減小管孔處管板的區域性熱負荷量。採取合理的鍋爐執行方式,避免鍋爐頻繁啟停和壓力頻繁波動。
（5）加強人員管理，定期對水質化驗員、司爐工定期培訓，定期抽查。停爐後，做好鍋爐的維護保養工作，發現的薄弱環節徹底修理，保證鍋爐執行中不出現人為因素，使鍋爐平穩執行。
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