（大唐宝鸡热电厂 陕西省宝鸡市 721300）
摘要：通过近年来中国大唐集团公司及电力行业不完全统计数据分析，列举了四管泄漏失效的多种原因及预防措施，对同类机组有借鉴价值。
关键词： 锅炉 四管泄漏失效 原因分析 预防措施
1 锅炉“四管”简介
所谓锅炉"四管"是指锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器，传统意义上的防止锅炉四管泄漏，是指防止以上部位炉内金属管子的泄漏。锅炉四管涵盖了锅炉的全部受热面，它们内部承受着工质的压力和一些化学成分的作用，外部承受着高温、侵蚀和磨损的环境，在水与火之间进行调和，是能量传递集中的所在，所以很容易发生失效和泄漏问题。
引起锅炉"四管"泄漏失效的原因较多，其中磨损、腐蚀、过热、拉裂是导致四管泄漏失效的主要原因。总结防止"四管"泄漏失效管理经验及防磨防爆小组的工作经验，对锅炉"四管"爆漏失效原因进行分析并提出预防措施就显得非常重要。
2 锅炉“四管”泄漏失效的机理
2.1水冷壁管的主要失效机理
2.1.1服役条件：高压、中温、腐蚀性的环境及附件约束产生的附加应力。
2.1.2管子的损伤：火焰冲刷、水侧沉积物的聚积、内外壁的腐蚀（氢损伤、点腐蚀、应力腐蚀）、飞灰磨损、腐蚀疲劳。
2.1.3锅炉结构导致的损伤。
2.1.4主要失效机理
2.1.4.1氢损伤
锅炉给水中PH值偏低特别易引起氢损伤。炉管表面产生酸性腐蚀，杂质在水冷壁管的高温区沉积，并形成盐垢，导致此处壁温升高，炉水在沉积物母体蒸发，使非挥发成分变浓，腐蚀通常发生在比较致密的沉积物下，垢下产生如下发应：
3Fe+4H20~Fe304十 4H2
所产生的氢不能很快地被汽水带走，则氢原于进入钢材表层，与钢中晶界碳化物发生如下反应：
Fe3C+2 H2—3Fe+ CH4
由于生成甲烷，在晶界产生很大应力使晶界开裂，裂纹旁明显脱碳，破口呈窗口状，管子没有明显胀粗和腐蚀减薄现象，为脆性破裂，也称为氢脆腐蚀。
氢损伤主要发生在水冷壁管的向火侧、高热负荷区、弯头或水流中断处、水平或倾斜的管段。
2.1.4.2苛性腐蚀。
苛性腐蚀是在紊流或热涡流区，金属壁面的保护层（Fe304）破坏，汽水中苛性氧化物（NaOH）沉积浓缩（炉水中的NaOH 大于3PPm），加速对管子的氧化腐蚀所致。
2.1.4.3水侧氧腐蚀。
水侧氧腐蚀则是由于管内的水由于氧的去极化作用，发生电化学腐蚀，在管内钝化膜破裂处产生点状或坑状的腐蚀。
2.1.4.4应力腐蚀。
应力腐蚀为在腐蚀环境下应力诱发的裂纹，这种应力主要是静态拉应力或残余应力，裂纹为沿晶或穿晶，断口处有腐蚀介质或 腐蚀产物。
2.1.4.5腐蚀疲劳。
由于烟气中的飞灰沉积在管子的表面，飞灰中的酸及碱性物在一定条件下形成复合疏酸盐，这种硫酸盐在温度高于700°C时发生分解而造成管子外壁的高温腐蚀。管壁表面频繁的温度交替变化导致热应力的交替变化，产生腐蚀疲劳损伤。
2.1.4.6局部热疲劳损伤。
温度变化的原因。燃烧中心的偏移，火焰冲刷水冷壁，在火焰冲刷区形成频繁的温度变化，导致管子的热疲劳开裂；另一方面，在管样表面的结渣结垢处会形成汽膜，引起局部管壁温度过高，产生温度的交替变化，引起局部热疲劳损伤。
由于管壁温度，焊接附件产生的约束使管子的热膨胀受阻，产生附加的热应力。
2.2高温过热器、再热器管的主要失效机理
2.2.1服役条件：高温、腐蚀性环境；过热器管压力高，再热器管压力低；附件约束产生的附加应力。
2.2.2管子的损伤：高温蠕变失效、短时超温、长期过热、内壁氧化层导致的过热、腐蚀及腐蚀疲劳和飞灰磨蚀。
2.2.3奥氏体不锈钢管内壁氧化层剥落堵塞管子下弯头 引起过热，导致管子的早期失效。
2.2.4结构导致的早期损坏。
2.2.5主要失效机理
2.2.5.1高温蠕变引起的材料损伤：组织老化，性能劣化。
2.2.5.2短时超温、长期过热。
2.2.5.3腐蚀及腐蚀疲劳。
2.2.5.4飞灰磨蚀。
2.2.5.5奥氏体不锈钢管的失效。
内壁氧化层剥落堵塞管子下弯头引起过热；奥氏体不锈钢管的磨损腐蚀开裂。
2.3低温过热器、低温再热器和省煤器的主要失效机理
2.3.1飞灰、落渣、吹灰器、煤粉颗粒的侵蚀。
主要是由于烟气流中携带的飞灰颗粒或吹灰气流冲刷受热面使其壁厚减薄，常发生在具有局部高速烟气流动及灰浓度高的部位。在省煤煤器入口，烟气温度一般巳降低到500°C以下，灰粒已变硬，因此，省煤器管磨损爆漏最多。
3 锅炉“四管”漏泄失效的原因分析
3.1锅炉结构设计不当引起的失效
3.1.1炉膛四角和燃烧器处的水冷壁管、包覆管、过热器管屏的夹持管等，因受密封板、固定筋板、槽钢的限制和煤粉管道外推力的影响不能自由膨胀或相互碰磨，以致拉裂损伤。
3.1.2过热器和再热器系统布置不够合理，局部管段超温。如前、后屏过热器外围管过长，管内介质流速低而受热很强；对流过热器和热段再热器管的下弯头，直接受到炉膛出口烟气的高温冲刷而超温爆管。
3.1.3锅炉再热器系统进、出口的交叉混合和流动走向不当（如进、出口成“Z”型流动），易引起热力偏差和水力偏差的叠加，使局部管段超温爆管。
3.1.4过热器、再热器的调温手段欠缺，摆动火嘴一般不能在运行中调整（摆不动），再热器的汽一汽热交换器的调节特性不好，系统阻力大，旁通阀漏流，开度的变化对再热汽温的影响不明显，再热器的烟气调温挡板开启不灵活，生锈卡死或调节滞后过大。
3.1.5炉膛的热力计算不够准碓，炉膛出口烟温过高，或燃用煤种变化，调整措施未能跟上。
3.1.6省煤器的设计和结构未充分考虑燃料灰份对其磨损的影响，烟速、布置结构及防磨措施等选择不当，以致省煤器磨损爆漏事故频繁，有的运行不到两年就需要换管。
3.2制造、安装质量欠佳引起的失效
3.2.1错用钢材（或用材不当）而引起的爆漏
3.2.1.1管子内外表面的划痕、离层、折叠等材料质 量的原因导致管子的早期失效。
3.2.1.2制造及安装时遗留有“眼镜片”、铁屑片、焊渣等杂物而引起的爆漏。
3.3运行及检修不当引起的失效
3.3.1在启动、调负荷和燃料质量变化后，调整不当，引起瞬间超温。
3.3.2锅炉缺水，水循环恶化以及炉膛灭火放炮。
3.3.3吹灰器使用不当，引起受热面被磨损。
3.3.4起动及正常运行中给水品质不符合规定要求和凝汽器泄漏，水质被 污染。
3.3.5运行人员素质不高，热控检测手段不完善，发生误判断、误操作。
3.3.6检修维护和检查工作不够仔细和严格，潜在的设备缺陷未能在检修中及时消除。
3.3.7锅炉检修期间，受热面管水冲洗造成锅炉水平烟道和尾部烟道的包墙过热器管、水冷壁管、省煤器管的腐蚀。
4 预防和减少“四管”爆漏的措施
4.1改进设备的设计和结构
4.1.1进一步完善热力计算标准，提高对各受热面管计算的准确性。
4.1.2提高大型锅炉后屏过热器部分管圈的材质。
4.1.3改进过热器、再热器系统的结构布置，避免热力偏差与水力偏差的叠加，防止局部管段超温。
4.1.4精心设计各受热面的定位装置和管卡、吊杆及夹持 管的结构，不同回路的水冷壁管和温差较大的包覆管等应避免联在一起，减少膨胀受阻。
4.1.5改进调温手段.用摆动火嘴调温时，应从设计结构 上保证在热态运行中能正常摆动，应考虑摆动所需要的力矩，适当分层次的设置驱动装置（运行中也要加强维护工作）。
4.1.6应按燃煤灰份的大小及其磨损性，选择省煤器的入口烟速及其布置型式，延长省煤器管的运行寿命。
4.1.7对大型锅炉应研究装配能监测炉膛出烟气温度和受热面漏泄的超前报警装置，以防爆管事故扩大。
4.2重视新机组的制造、安装质量
4.2.1重视新机组在制造过程中的质量监督.
4.2.2在锅炉安装过程中，要特别注意大、小管之间的角焊缝，异径管之间的对接焊缝、管段与铸锻件之间的焊缝和异种钢之间焊缝的质量。
4.2.3做好“四管”爆破的事故分析及事故统计工作，总结各类管子爆漏事故的经验教训，制订出预防“四管”爆破的措施。
5开展预防性维修
开展对锅炉管的预防性维修，结合设备的实际情况，制订出大、小修中应进行的检查项 目、检测方法和修理更换的标准等。
论文作者:高飞
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/27
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