小型低压锅炉炉管损坏的原因探讨

摘要:本文作者对锅炉炉管损害进行论述，主要原因提出了加强管理、进行给水除氧及锅炉水质处理、锅炉及时排污等预防措施，对延长炉管的使用寿命，保证锅炉安全，经济运行具备十分重要的作用。

关键词:锅炉炉管 变形 腐蚀 措施

前言

锅炉炉管(包括水管或火管)是锅炉的主要传热元件，与操作介质（烟气、水、蒸汽）直接接触。同时，它又是锅炉最容易损坏的受压元件之一。保护好锅炉炉管，延长其使用寿命，对保证锅炉安全、经济运行有十分重要的意义。

我市在用锅炉容量大多数以0.5t/h至10t/h的低压蒸汽和热水锅炉居多，以笔者实践工作来看，相当一部分锅炉受热面尤以锅炉炉管变形、腐蚀居多，以下是笔者总结几点。

一、造成炉管损坏的原因分析

1、1管材质量问题

1、钢管质量差，如采用重皮、夹层、偏心和化学成分偏析及带有硬伤痕等缺陷的管子，这种管子的破口一般不大，不易发现，在停炉检修中，可以看到破口处因长时间渗漏而形成一堆盐垢，清除后即可观察到重皮或夹灰现象，且破口呈不规则状。

2、钢管偏心、壁厚不均匀。

1、2锅炉缺水造成炉管变形和爆破

锅炉缺水造成炉管受损坏事故( 其特点是管子大量被同时损坏或大部分胀口泄漏)这是造成炉管损坏的主要外因之一。

如某纺织厂SZL4-1.25-AⅡ型蒸汽锅炉，在检验时发现顶棚管多数局部弯曲变形约2/3倍管径，个别甚至过了一倍管径，检验后分析，由于高水位设置偏低、人员管理等原因，造成顶棚管缺水，导致变形，后经过高水位调整后和人员管理加强后变形情况明显好转。锅炉由于缺水首先使炉管的局部或大部得不到炉水的冷却，管壁温度升高，机械强度下降。由于内压力超过了材料的屈服限度，导致钢管弯曲变形、鼓包、直至爆破。在锅炉检修中发现，由于缺水而引起爆破的管子，破口大都为纵向破裂，断面锐利，且破口处管子的周长增长很多。因爆管处管壁温度一般在900℃或更高，高速的汽水向破口处喷涌，使高温的破口金属急冷发生了淬火现象，硬度明显上升，其金相组织为马氏体或马氏体加铁素体。造成锅炉缺水事故的主要原因如下：

1．司炉人员责任心不强或误操作。如对锅炉排污后，没有关闭或关闭不严，使炉水泄漏甚至失水；如把水位表中看不到水位的缺水当作满水没有校验水位表，就打开排污阀放水，使缺水更加严重。缺水时，没有及时撤出炉火。

2．仪表装置和给水设备存在缺陷，没有及时维修，如水位表汽连管旋塞渗漏，造成水位偏差假象；水连管被炉水中污物堵塞或孔径变细，使水位表出现假水位；给水自动调节器失灵，给水泵给水阀发生故障，造成缺水事故。如某公司一台WHS4-1.0-Y燃油锅炉，由于自动给水装置发生故障造成电机空转，使炉胆严重缺水干烧，直至爆破，给企业造成重大的经济损失。

因此，要避免缺水事故，主要应从加强管理入手，对司炉人员加强教育和培训，建立岗位责任制，并且加强水位表、控制器、水泵等附机、附件的维护保养工作。

1、3锅炉水质不良造成的炉管损坏事故

锅炉水质不良(不仅要结水垢和大量排污(造成热量和水的大量浪费( 而且对锅炉本身的危害也是非常严重的，尤其是钢管受热面。

如某木材厂LHG0.5-0.69-AⅡ型蒸汽锅炉在检验时下脚圈附着大量水垢及及横水管外表面结生水垢厚度达到6mm左右，锅炉后部耳弯水管管子直径胀粗量超过原直径的3.5%，后了解到锅炉水处理属于加药水处理，在加上司炉人员责任心不强，导致锅炉受热面结垢严重，经过更换修理后和清除水垢。最后上了钠离子交换器并对水质人员加强学习、加强责任心，再次检验水处理达标及受热面未附着水垢。

1、由于水中硬度高，特别是永久硬度高时，锅炉炉管的金属表面很快结上一层坚硬的水垢。水垢的导热系数很小，比钢的导热系数小30-50倍，因此水垢会形成较大热阻。当锅炉受热面内结水垢时就要加强燃烧，使钢板或炉管火侧温度相应提高，才能维持一定的蒸发量。据试验资料指出，水垢厚度在0.5-2.2mm时将会引起燃料的损失3%-15%。另外根据计算，在汽压为33个绝对大气压的锅炉中，1mm厚的硅酸盐垢，视其不同的单位热负荷强度，可能使管壁的温度从245℃（当金属面干净时）一直升高到1000℃。然而，金属在承受400℃-500℃以上温度时，抵抗爆破的能力就会急剧降低。此外，水垢往往会促使电化学腐蚀加强，引起“垢下腐蚀”，加速受热面管子的损坏。

2、氧腐蚀。锅炉给水如含有溶解氧，当它进入锅筒后，由于炉水沸腾，氧气便从水中逸出。会使炉管发生电化学腐蚀。电化学腐蚀是由于在金属表面形成若干微电池的结果。氧是强烈的去极剂，其极化作用为：

O2﹢4e﹢2H2O4OHˉ

4Fe﹢8OHˉ4Fe(OH)2

4Fe(OH)2﹢O2﹢2H2O4Fe(OH)3

氧气会使锅炉金属产生局部的点状穿孔，破坏金属表面的保护膜。实践证明，未经除氧的给水管道及钢管省煤器以及锅炉下降管束最易受氧的腐蚀，因为氧气在这些部位首先从水中分离出来。检修过程可发现，这种腐蚀的特征是被腐蚀的管子上出现均匀的密集性麻坑。

3、碱性腐蚀。当炉水碱度（NaOH）过高时，可能发生碱性腐蚀。碱腐蚀是通过强碱的化学作用使管壁内的Fe3O4保护膜遭到破坏，而后使金属基体遭到进一步氧化的一种化学腐蚀。例如对于苛性碱(NaOH它通过如下反应：

4NaOH﹢Fe3O42NaFeO2﹢Na2FeO2﹢2H2O

使Fe3O4保护膜遭到破坏；露出的铁直接NaOH发生如下反应，使金属表面不断腐蚀：Fe﹢2NaOHNa2FeO2﹢H2

碱腐蚀一般发生在水冷壁管的高温区，或者由于结垢和局部阻碍物造成的局部过热区。由于炉管局部过热，导致NaOH在该处浓缩。当PH值保持在10-11时，铁的腐蚀速率变得很小。如果PH值保持在13以上，就会发生较严重的碱腐蚀。其腐蚀形态为斑形腐蚀。

防止碱腐蚀要从防止炉管局部过热和降低炉水中NaOH浓度两方面入手。锅炉及时排污，可减轻碱腐蚀。

二、炉管的检修措施

1、当管子破裂穿孔以及出现环形破缝、严重鼓包、变形时，都要割去损坏的部分，更换新管。被腐蚀的管子厚度小于1.5mm时，因为剩余厚度太薄，容易发生烂穿，也应当更换新管。

2、更换的管子要符合锅炉钢管的化学成分和机械性能要求。

3、更换的新管子，长度至少应为300mm，并应接在直管部分，距离锅筒、联箱的外表面和管子的弯曲处起点要有一段距离，一般在50mm以上，避免造成应力集中。

4、钢管焊接应开v形坡口，施焊应遵循有关工艺要求，所用焊条应符合钢管材质的要求。

5、大面积更换管子时，焊接新管要注意受压元件不至于产生过分的热应力而造成变形，因此要交错焊接。

6、单根管子损坏不能换管时，可以加焖子封焊，待大修时更换新管。切忌在管子中间堵死。

三、结束语

由于锅炉的炉管处于非常特殊的运行环境、温度、压力以及腐蚀性介质使其具备遭受多种腐蚀磨损的条件，只有充分认识到这些起因,才能采取有效的预防措施，使炉管免遭破坏。炉管的损坏往往是一综合性问题。多种腐蚀可能同时出现，它们可能相互促进，也可能互为因果关系，因此，在采取预防措施时，要全面系统地分析损坏起因，进行综合治理，由于各个地区情况不同，因此具体问题应具体分析、对待。

参考文献：

1、林宗虎 张永照"锅炉手册"西安交通大学"北京/机械工业出版社1989 406-407

2、岑可法 樊建人 迟作等"锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算"科学出版社1984

3、陈少文 周全力"工业锅炉房安全技术管理"锅炉原理"北京/机械工业出版社1981