摘要：锅炉“四管”是指水冷壁管、过热器管、省煤器管和再热器管，锅炉“四管”由于种种原因发生的暴漏问题给电厂带来了严重的损失。本文立足锅炉“四管”防磨防爆检查工作，浅谈锅炉检查的重点部位及防范措施，希望能为电厂的正常运行贡献力量。
关键词：锅炉四管；防磨；防爆；腐蚀；磨损
锅炉承压部件的防磨防爆检查，时锅炉等级检修的标准检查项目。其检查内容、方法和标准，应严格按照个发电企业颁发的《防止火力发电厂锅炉“四管”泄露管理办法》《火力发电厂锅炉承压部件防磨防爆检查制度》以及《锅炉定检大纲》规定的项目要求安排。另外，根据各发电企业多年来锅炉防磨防爆检查的经验，当发生锅炉承压部件泄露造成的非计划临时检修时，也要在临时检修的批准工期内，认真对相邻部位扩大范围进行检查，发现缺陷及时处理，避免相同部位、相同性质的缺陷重复发生。本文重点论述锅炉在大、小修中防磨防爆检查的重点部位，可分为炉内承压部件，即水冷壁、过热器、再热器和省煤器，炉外承压部件及辅件。现就有关问题分述如下。
一、炉内承压部件
炉内承压部件防磨防爆检查的重点部位，严格地讲，应包括锅炉的飞灰颗粒冲刷磨损和各中类型锅炉的高、低受热面在烟气侧的腐蚀，以及承压部件内部的化学腐蚀等。
（一）水冷壁
锅炉水冷壁的防磨防爆检查，在大、小修中，一定要把磨损、高温腐蚀、膨胀受阻拉裂、机械损伤、管子鼓包、蠕胀等方面的内容作为重点检查对象。
1、磨损检查
（1）喷燃器出口附近水冷壁管冲刷磨损。该部位容易冲刷磨损的主要原因，一方面是由于喷燃器出口角度安装误差造成的，对直吹式锅炉喷燃器更为突出。另一方面，主要是由于多次更换喷燃器火嘴，检修工艺达不到要求，造成一次风直接冲刷水冷壁管造成的。应利用检修机会重新按照标准校对各层火焰中心假想切圆实际位置及尺寸。避免一、二次风火嘴因安装角度不正确，假想切圆偏斜导致煤粉气流直接冲刷火嘴喷口及两侧墙水冷壁，确保喷燃器火嘴在设计情况下稳定燃烧。
（2）炉膛水冷壁吹灰器附件的水冷壁管冲刷磨损。该部位造成磨损是由于调压装置失效造成吹灰时蒸汽压力大于设计值，也有的是由于调压装置检修质量不良，造成的吹灰时蒸汽压力大于设计值，其结果必然造成吹损水冷壁管。因此，在大、小修中，防磨防爆人员一定要把该部位作为重点认真检查，记录测厚数据，确定吹损减薄程度，通过计算强度，确定是换管，还是监督运行。同时，在计划检修并网之前，检修和运行人员一定要密切配合，校队蒸汽吹灰器的调压阀以及各台吹灰器启吹角度、行程距离，避免造成不必要的损失。
（3）水冷壁冷灰斗前、后斜墙及弯头附近管壁砸伤失效、灰渣磨损减薄失效。根据今年来的实际情况，由于锅炉燃煤特性变化较大，有的锅炉结焦掉焦较严重，砸坏冲刷该部位的水冷壁管，有的锅炉在斜坡部位大面积出现冲刷，形成沟槽，使水冷壁管局部减薄严重。所以，各发电厂的防磨防爆专责人员也要重视该部位，在大、小修中作为重点部位认真检查处理。
（4）折焰角两侧上爬坡部位水冷壁墙与左右侧墙水冷壁以及冷灰斗水冷壁前后滑板墙与左右侧墙水冷壁夹角部位三角性密封盒处砂眼或焊口开裂漏风，导致相邻管壁吹损。
（5）水冷壁火焰检测冷风口开孔附近让管管壁吹损减薄失效。炉膛火焰检测枪管行程位置在检修前后发生变化，存在安装不到位或运行中卡涩等异常现场，加上炉墙开孔部位让管弯头耐火材料脱落，使冷却炉膛火焰检测探头的压缩空气从位于枪管前端正下方喷孔喷出，造成炉内水冷壁开孔部位两侧让管内弧处或两侧水冷壁管直接吹损。上述部位需要锅炉本体与热控专业，在检修后期指派专人配合运行人员传动行程，时检修后的火焰检测枪管位置符合原图设计要求并在炉内枪管外保护套管四周敷设耐火材料，起到防磨损作用，避免小问题酿成大事故。
2、腐蚀检查
锅炉水冷壁管的腐蚀检查主要是水冷壁管的外壁腐蚀检查和内壁腐蚀检查。
（1）外壁腐蚀检查。主要是由于高温腐蚀造成的，其腐蚀面积主要发生在锅炉炉膛高热负荷区域，也就是在喷燃器标高上、下各2m左右的范围，其腐蚀速度之快时非常惊人的，经有关电厂分析，在该部位腐蚀最快的速度，可达1.5mm/年。因此，这个部位是锅炉大、小修检查的重点。
影响水冷壁外壁腐蚀的最主要因素是水冷壁附近的烟气成分和管壁温度。此外，烟气对水冷壁的冲刷也会加剧高温腐蚀速度。
减轻水冷壁高温腐蚀的措施：一是改进燃烧，控制煤粉细度，防止煤粉过粗；组织合理的炉内空气动力工况，防止火焰中心贴壁冲墙；各燃烧器负荷分配尽可能均与等。二是避免出现管壁局部温度过高。三是保持管壁附近为氧化性气氛，如在壁面附近喷空气保护膜、适当提高炉内过量空气系数，使有机硫尽可能与氧结合，而不是与管壁金属发生反应。四是采用耐腐蚀材料。
（2）内部腐蚀检查。
以下对水冷壁内壁腐蚀的类型、原因、部位及机理做具体分析。
1）锅炉水冷壁管碱腐蚀。通常发生在锅水局部浓缩的部位，包括水流紊乱易于停滞沉积的部位（如焊缝、弯管或附有沉积物的部位等）、易于沉积易于汽水分层的水平或倾斜管段、靠近燃烧器的高热负荷部位等。防止水冷壁管的碱腐蚀可从两方面着手：一是控制锅水中的游离NaOH浓度；二是尽量消除锅水的局部浓缩，包括保持受热面清洁、防止汽水分层、维持燃烧稳定等。
2）锅炉水冷壁管酸腐蚀。常发生在锅水局部浓缩的地方，包括水流紊乱易于停滞沉积的部位（如焊缝、弯管或附有沉积物的部位等）、水平或倾斜管段、靠近燃烧器的高热负荷部位等。酸腐蚀的另一重大危害时引发氢损伤。防止水冷壁酸腐蚀的主要措施有防止凝汽器铜管的泄露及凝结水精处理系统碎树脂的漏入、保持受热面的清洁等。
3）锅炉水冷壁管氢损伤。氢损伤是由于金属腐蚀产生的氢向水冷壁内表面扩散，氢原子进入金属组织中与铁的碳化物作用生成甲烷，较大的甲烷分子聚集于晶界间，形成断续裂纹的内部网状组织，该裂纹不断增长并连接起来，造成金属贯穿脆性断裂。氢损害经常发生的部位与酸性腐蚀或碱性腐蚀类似，包括水流紊乱易于停滞沉积的部位（如焊缝、弯管或附有沉积物的部位等）、水平或倾斜管段、靠近燃烧器的高热负荷部位等。防止水冷壁管的氢损害需要做好两方面的工作：一是消除锅水的低pH值环境，包括防止凝汽器泄露等；二是尽量减少锅水的局部浓缩。
3、水冷壁膨胀受阻检查
锅炉水冷壁管由于膨胀受阻，拉裂水冷壁管焊缝造成非计划临时检修的故障，近年来一直没有杜绝。被拉裂泄漏的重点部位是炉膛四角和喷燃器附近的水冷壁管，尤以四角直流式喷燃器更为突出。被拉裂造成泄露的具体部位，多数是在喷燃器大滑板与水冷壁管焊接处。
对膜式水冷壁锅炉，在炉膛两侧墙水冷壁和水平烟道处的过热器管排交界处，以及后竖井侧包墙和后包墙过热器管排中，有两种介质温度的管排交接处，都存在膨胀受阻，是受交变应力的影响被拉裂泄漏的重点部位。
（二）过热器、再热器检查
过热器管内流动的是高温蒸汽，其传热性能较差，而过热器管外时高温烟气，因此，过热器金属璧温比较高，常接近于管材的极限允许温度，其工作条件十分恶劣，存在过热、磨损、蠕胀、腐蚀等问题；再热器多是对流传热方式，管内流动的是中压蒸汽，密度较小，放热系数低、比热较小，其金属工作条件较过热器更加恶劣，因此再热器也存在过热、磨损、蠕胀、腐蚀等失效问题。
1、磨损检查
过热器、再热器，特别是对以对流传热为主的蛇形管排的磨损，主要是飞灰冲刷磨损，特别容易发生在烟气走廊和烟气流速突变的局部位置附近，最容易发生严重的局部磨损。
磨损检查的重点部位如下：
（1）蛇形管排的弯头及穿墙管部位。蛇形管排弯头部位，主要检查管排变形和端部间隙在热态工况下是否大于管排的横向间距，要避免端部出现烟气走廊。穿墙管部位，主要检查炉墙耐火面是否脱落。对装有防磨板的弯头和穿墙管部位，要重点检查防磨板变形和位移，必要时作修复调整或更换防磨板。
（2）蛇形管排的卡子部位检查。蛇形管排的卡子主要作用是使管排平整、烟气均匀通过、防止出现烟气走廊。因此，要检查卡子是否脱落、错位或被烧损，必要时修复或更换卡子。
（3）布置在水平烟道中的立式过热器和再热器蛇形管排，尤其是低温过热器、再热器蛇形管排，在靠近尾部烟道竖井的部位，在烟气向下转弯处的蛇形管排弯头和两侧墙的蛇形管排的冲刷磨损。
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（4）炉膛、水平烟道及尾部竖井人孔门附近左、右两侧管壁飞灰冲刷磨损；屏式过热器管间定位滑块脱开、脱焊，造成管壁相互间机械磨损；屏式过热器夹屏管、横向定位管因定位卡块位移、脱开、烧损变形等造成管壁相互间机械磨损，也应作为防磨防爆检查中的重点，给予高度重视。
2、腐蚀检查
锅炉对流过热器，尤其是高温对流过热器和高温对流再热器出口部位的蛇形管排，容易发生管外壁高温腐蚀，在防磨防爆的宏观检查中，如果发现高温对流过热器和高温对流再热器管壁表面呈现黑色腐蚀物，即有Fe3O4及硫化物，若贴壁一层结构物呈白色，且在水中溶解度大，其主要成分为碱金属硫酸盐。对高温对流过热器和再热器蛇形管出口部位管外壁有强烈的腐蚀作用。如果出现高温腐蚀的产物，应及时全面彻底地清扫该部位受热面，而且应通知运行人员，在运行中进行必要的燃烧调整，严格防止该部位的管壁金属超温。
（三）省煤器检查
目前，我国大多数锅炉省煤器均布置在尾部烟道竖井内，呈卧式布置，也有布置在后竖井的两侧墙和悬吊管，呈垂直布置。省煤器在烟气温度较低的区域中工作，因而一般不会出现过热烧坏问题。但因为烟气温度低，烟气中的硫氧化物容易凝结成为酸液，加上烟气中的灰颗粒比较硬，所以省煤器存在飞灰磨损、积灰、腐蚀等问题。
1、磨损检查
磨损一般均发生在于管子横断面垂直中心线程30°至45°角之间。一是变形切削磨损，二是附面层过渡区磨损。
省煤器管磨损检查的重点部位，主要有以下几个发那个面。
（1）高温省煤器靠后边墙的几排蛇形管。这主要是因为对π型布置的锅炉，烟气在转弯处，靠近后边墙附近，蛇形管排变形严重，往往会造成烟气速度场不均与及局部烟气流速远远大于设计的平均值，加速该部位蛇形管的磨损速度。
（2）高温省煤器蛇形管排的两侧墙弯头和穿墙管部位。这是因为在该部位尽管在安装时管排比较整齐，但运行一段时间以后，由于蛇形管排受热释放弯曲应力过程中的形变应力不一，再加上安装、检修换管时局部错位，就有可能在该部位产生局部烟气走廊，造成局部烟气流速过大，冲刷蛇形管排弯头背弧处和弯头沿烟气流向的下部内弧处。对穿墙管的直管段部位也要作为重点检查，检查的重点是有烟气走廊的局部，有可能出现烟速突然增加，冲刷磨损的概率增加，使磨损速度加快。
（3）省煤器卡子附近和对安装有防磨板的接口处，以及绑防磨板护铁的铝丝小辫处，都时有可能造成局部冲刷磨损的重点部位。
（4）对低温省煤器蛇形管，尤其是大容量锅炉的低温省煤器蛇形管，多数都是错列布置，其磨损最严重的部分是靠近边排的蛇形管，一般都是靠近边墙的1至3排蛇形排管，且沿烟气流动方向的第2至第3根管。如果加装了磨损护铁，其磨损规律向下一根管转移，这个规律要引起防磨防爆专责人员的高度重视。
2、腐蚀检查
对于省煤器管腐蚀检查，首先应了解腐蚀形态及特点。氧腐蚀的腐蚀坑呈火山口形状，上面覆盖着凸起的腐蚀产物。优势腐蚀产物连成一片，从表面上看似乎是一层均匀而较厚的锈层，但用酸洗去锈层后，便会发现锈层下的金属表面有许多大、小不一的点腐蚀坑。省煤器在运行中所造成的氧腐蚀，通常是入口或低温段较严重，高温段轻些；在停用中造成的氧腐蚀，一般水平管的下侧较多，有时形成一条带状的锈斑。要消除热力设备氧腐蚀，必须控制好锅炉给水的水质指标（溶解氧含量），并做好锅炉的停炉保养工作。
二、炉外承压部件及辅件
炉外承压部件检查，要在全面宏观检查的基础上，再对其重点部位作认真检查。要强调防患于未然，否则，这些炉外管承压部件爆破将直接威胁人身和设备的安全。因此，对炉外管承压部件检查的重视程度要远远大于炉内承压部件。最主要的原因是存在着人身安全的重大问题。
为此，必须在大、小修中，对以下几个重点部位进行认真的检查鉴定。
（一）主蒸汽管道弯头、三通及焊口检查。目前全国对已经连续运行20万h及以上的机组，明确要求，严格执行GB/T3058-2014《电站锅炉主要承压部件寿命评估技术导则》中有关规定，一定要对主蒸汽管道的监视管段做到认真监视。对超过20万h及以上的机组大修中要做好必要的无损检查和对蠕胀测点的测量工作，并做好技术记录。对综合应力比较大的主蒸汽管道弯头、三通及其焊口，要在大修中有计划地安排抽查工作，发现裂纹要坚决处理。铸钢三通要逐步、有计划地更换成热挤压三通。
（二）炉外导汽管、过热器出口联箱、集汽联箱检查
在大修中普查，必要时在小修中抽查，对其弯头的背弧和内弧处进行裂纹检查，发现裂纹必须处理，若用打磨办法消除裂纹，必须进行强度校核计算，不满足使用要求时更换新管。
对过热器、再热器出口联箱和集汽联箱，主要抽查厂家焊口和安装焊口，特别是安全门管座焊口，发现问题要及时处理。
（三）主蒸汽系统的疏放水管座、导汽管排空气管座和汽、水取样管座及膨胀系统检查。对这些管座，多数新装机组都用插入式焊接，且焊接质量欠佳，再加上膨胀受阻，最容易在运行启动过程中造成焊口拉裂，导致被迫停炉处理。为此，在大修过程中，防磨防爆专责人，一定要把这些管座作为重点部位进行认真的检查。对查出没有使用加强管座的连接方式，要逐步更换成加强管座的结构，确保机组长周期安全运行。
（四）降水管、主给水、减温水、疏放水管道系统检查。
对汽包炉的降水管或集中降水管的分配支管，在大修中应有计划地堆管座和运转层附近的弯头部位进行抽查，发现裂纹必须处理。
对其管道系统在大、小修中检查的重点主要是弯头部位的内部冲刷减薄和外部腐蚀。对运行超过20万h的机组，在大修中，安排一定数量的抽查工作。主要是进行无损探伤检查，对冲刷减薄已超过理论计算壁厚的管段及弯头，应进行更换。
对全炉的疏放水管道系统，除重点抽查被冲刷减薄的管段以外，还要对管道内外壁的腐蚀和膨胀进行系统的检查。这主要是因为管道内壁长期有局部死区存在，有自然浓缩结垢的条件，容易产生垢下腐蚀。而外壁又有高温湿蒸汽存在，形成一定的酸腐蚀条件。因此，对这些部位应进行无损探伤检查，必要时进行割管检查。
（五）炉外辅件检查
1、支吊架检查
对全炉支吊架，在大、小修中应安排进行全面宏观检查，在此基础上，再对重点部位进行认真检查，主要是炉顶联箱及受热面刚性吊架、恒力吊架，主要检查吊杆外管是否弯曲变形、吊杆螺母是否松动、吊杆与炉顶高顶板销轴是否存在膨胀受阻等异常情况，并做好以上缺陷记录。
2、膨胀指示器检查
对全炉膨胀指示器在大、小修中应进行全面仔细的检查，指针与指示牌应无损坏；指示牌清洁，刻度模糊应予以更换，确保指针垂直于指示牌；指针牢固、灵活无卡涩、零位校正正确，发现损坏的应立即修复。并将停炉前机组运行满负荷、停炉后零负荷、机组检修完毕启动带满负荷三个时间段给个膨胀指示器的指示情况用不同的符号，仔细清晰地记录到各台炉膨胀指示器台账中。
3、汽包U形吊杆及底部的活动托辊检查
汽包吊挂带拉杆螺栓应作为重点部件进行检查，冷态时吊杆应无变形弯曲，顶部螺栓应无松动。发现冷态松动要及时调整。
4、主蒸汽、给水和各种联箱、导汽管、连接管的拉杆吊架、托架等检查
应检查吊耳、托钩结构的紧固情况，弹簧吊架预紧力的大小是否正确，发现有拉裂、松动和弹簧压死或松动的，都必须在大、小修后进行调整定好。
三、结束语
防止锅炉“四管”泄漏工作中，只有通过以上措施的实施，做到超前的勤检查、勤维护，使磨损造成的泄漏降低到最低，只有这样的辛勤工作，才能达到良好的效果。
参考文献：
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[5]张佩良，张信林.电力焊接技术管理.北京：中国电力出版社，2006.
论文作者:刘伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第3期
论文发表时间:2019/6/4
标签：水冷论文; 部位论文; 磨损论文; 锅炉论文; 蛇形论文; 烟气论文; 省煤器论文; 《电力设备》2019年第3期论文;