浅析锅炉爆管的形成原因及预防措施

摘要：锅炉运行过程中发生的爆管原因非常多。其中有水质控制不严，造成管内结垢，引起钢材过热而爆破；有的由于司炉工操作失误，超温超压，超过钢材的强度，而引起的爆破；造成锅炉汽水循环的破坏，而引起的爆破等。不管是何种原因引起的锅炉钢管爆破，锅炉钢材金属内部的组织均发生了很大变化。本文就这个方面进行论述，从中找出解决和预防的措施。

关键词：锅炉爆管 高温 原因 分析

一、引言

锅炉的安全是直接影响人们和企业的重要因素。锅炉压力容器质量能不能有保障关系到工作安全问题，当锅炉运行过程中，由于水质标准、水循环、机械损伤、生火速度、吹灰、管材质量、给水温度、给水导管位置等原因导致炉管、过热器、省煤器管、空气预热器管爆破的发生，出现安全生产事故。本文主要以锅炉爆管事故当中存在的问题进行分析和探讨。

二、锅炉使用金属材质的分析

任何金属在长期高温条件下工作，不但会发生蠕变、断裂和应力松驰等形变过程，而且还会发生一些组织和性能的变化和其他损坏。这一点和室温下使用的钢材不同。在室温条件下，钢的组织和性能较稳定，不随时间而改变。金属（主要指的是钢）在高温下长期运行中发生的组织变化主要有。

（一）、珠光体的球化和碳化物聚集

珠光体球化会使钢的蠕变极限和持久强度下降。珠光体球化对钢材的高温机械性能影响是很大的，它会加快金属在高温下蠕变速度，加快钢材的破坏。

（二）、金属的石墨化

渗碳体是一个不稳定的化合物，它在适当的条件下会发生分解而形成奥氏体和石墨或铁素体和石墨。在正常的室温下，这一过程实际上是不进行的，但它随着温度的升高而急剧加速。石墨化将大大降低机械性能。石墨在基础组织中可以认为是孔洞和裂缝，所以大大削弱钢材的机械性能，使钢材的强度极限，工作韧性大大下降，从而使钢材脆性增加。

（三）、高温造成合金元素的重新分配

由于锅炉上的钢材在长期高温条件下，除了会发生珠光体球化和石墨化现象外，还会发生合金元素从固溶体中逐渐向炭化物扩散，使炭化物中的合金元素逐渐增多，引起合金元素的重新分配。合金元素的重新分配，会使钢材的高温机械性能发生变化，从而使该材料在该温度下强度极限降低约一半。

三、锅炉爆管的原因分析

（一）、管路长期过热爆管

是金属长时间在应力和超过其额定温度条件下导致的管子爆破，其超过的温度水平一般在钢的临界点Ac1以下。所以，长期过热爆管是一个缓慢的过程，长期地由于蠕变变形而使管子爆破。

1、破口的宏观分析

破口并不大，断面粗糙而不平整，破口边缘呈钝边，并不锋利，破口附近有许多平行于破口的管子轴向裂纹，由于在长期高温下运行，所以在破口外表面上出现一层较厚的氧化皮，这些氧化皮很脆，容易剥落。管子在长期过热爆破前，由于过热，温度提高，加快了蠕变速度，又加上受到内压――切向应力作用，使管子胀粗，管径增大，管壁减薄，当超过一定极限时，管子发生爆破。

2、长期过热爆管的微观特征

长期过势爆管它的温度应在材料的再结晶温度以上（因为在此温度以上钢材才能产生蠕变）。管子胀的越粗，强度下降越大。

（二）、管路短期过热爆管

短期过势爆管，是金属在短时间内，由于温度升高，管子金属在高温下被内部介质的压力作用而很快爆破，这种爆破往往是一个突发过程，所以在爆破口的变形量、形状及内部组织上也有所不同。这种破口张开很大，呈喇叭状，破口边缘锐利，减薄较多，断裂面较为光滑，呈撕裂状，破口附近管子胀粗较大，对水冷壁管而言，由于汽水混合物急速冲击，内壁显得十分光洁，外壁一般呈蓝黑色。破口附近没有众多的平行于破口的轴向裂纹。短期过热爆管主要分为：短期直接过热爆管、管下腐蚀鼓包而引起的爆管和瞬时过热爆管三种。

1、短期直接过热爆管

管子破口极大，呈不规则的菱形，边缘极其锐利，管径相对变形很大，并且在离破口较远处管径也有不同程度的变形。金相组织：珠光体已有一定程度的球化，但其球状渗炭体并未脱离出原珠光体区域，铁素体晶粒严重地沿爆管方向拉长。

2、管路垢下腐蚀而引起的鼓包变形爆管

这种爆破，是由于管内结垢，导热性差，造成钢材的局部过热，而产生爆破，所以破口较小，破口边缘也锐利、光滑。

（三）、瞬时过热爆管

锅炉水冷壁管，直接受炉膛内火焰的高温辐射，因此运行不正常时，为管子堵塞，水循环不良，严重缺水等，管子的局部地区过热温度很高，而造成水冷壁管的瞬时爆破。它的特征是：破口呈喇叭状，破口边缘锋利，破口处管壁减薄很多，有的破口边缘厚度仅为0.2mm，靠近破口处管壁是突然减薄，为韧性断口。

四、锅炉爆管的预防措施

（一）、加大检修管理力度，制定实施防磨计划

施工人员要充分利用大、小修对受热面管道进行宏观检查，坚持“逢停必检”原则，掌握金属长期运行中的性能规律，发现和消除金属事故的隐患。对高温腐蚀、磨损、胀粗、鼓包、应力集中等情况加强检查，发现问题及时彻底地处理。加强金属监督和化学分析，对热负荷较集中部分采取割管检查和化学分析，对易结焦、易磨损、吹灰器易吹薄的部位进行侧厚检查，对过热器、再热器等易超温的部位进行金相分析。加强受热面附件的检查，如防磨瓦、管排卡子和护体铁，整理管排严防形成烟汽走廊。对检修焊口做好无损探伤检验，把好焊接质量控制关。

（二）、加强对烟气侧的调节

改变过热器的对流吸热量，通常靠改变经过过热器的烟气量和烟气温度来实现。燃烧工况的改变对汽温有一定影响，因此，在锅炉运行中，应根据实际情况，改变喷燃器的倾角和上、下排喷燃器的运行方式，从而改变火焰中心的位置和炉膛出口烟温，并通过调节风量挡板，使流经过热器的烟气量发生变化而达到调节汽温的目的。应注意的是，喷燃器的运行方式和风量的调节，首先应满足燃烧的要求，这有利于设备的安全和提高锅炉效率，因此烟气侧调整只能作为辅助手段。此外，当负荷过低时，不能用上倾火焰中心高度来增加汽温，以防止锅炉灭火或煤粉在烟道内再燃烧而发生事故。

（三）、控制锅炉的汽温变化

1、调节燃煤量

当锅炉负荷有较大变动，需启、停1套制粉系统时，投入的喷燃器应均衡。当炉负荷变动不大时，可通过调节运行着的制粉系统出力来解决。

2、调节燃烧风量

当外界负荷变化时，应对风量作相应的调整。实际运行中，随着过量空气系数的增加，利于完全燃烧。但是过量空气的增加要适当，同时烟气流速加大，造成送、引风机的耗电量增加，经济性降低，加剧低温段的磨损，因此要严格监视氧量的变化。

（四）、加强运行管理和炉水监督

运行人员要认真操作，按规程升降负荷。日常密切监视受热面报警情况，严防受热面管道超温，加强对管壁温度的监视，减少管壁超温。燃料专业要加强入炉煤快速分析预报工作，为运行人员精心操作、勤调整提供依据，便于运行人员及时调整一、二次风，合理调整风粉量和过剩空气量，使煤粉在炉内充分燃烧。保证磨煤机在最佳状态运行，严格控制煤粉细度减少设备磨损。认真进行燃烧调整，控制火焰中心不倾斜，严格控制各部件的参数，严禁超限运行，加强受热面吹灰，防止局部结焦超温。加强炉水监督，保证品质合格等。

五、结束语

加强锅炉的爆管发生是一项重要且综合工程，应从运行、检修、技术改进等方面加强监督、管理和检查、综合考虑。运行人员根据煤质变化及时调整燃烧，控制合理风速，控制管壁超温、加强设备运行监督和化学监督。检修人员提高检修质量和金属监督力度。尽可能地扩大检查范围，发现问题并及时处理，大大地减少了锅炉非停，保证锅炉的安全稳定运行。

参考文献：

[1]开颜.世界最大燃煤注汽锅炉试注成功[J].石油工业技术监督，2008（04）.