锅炉烟火管渗漏的原因分析.docx

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锅炉烟火管渗漏的原因分析

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2010.1.21

以精立业/以质取胜

编号：

HTTD071

罗马嘉园燃气热水锅炉烟火管及管板裂纹出现大量渗漏的原因分析及改进意见

一、锅炉基本情况：

使用单位：

北京华远意通供热科技发展有限公司

锅炉内部编号：

3#

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罗马嘉园燃气热水锅炉烟火管及管板裂纹出现大量渗漏的原因分析及改进意见

一、锅炉基本情况：

使用单位：

北京华远意通供热科技发展有限公司

锅炉内部编号：

3#

锅炉生产厂家：

天津宝成锅炉制造有限公司

锅炉主要材质：

锅炉管板为20G材料，厚度为16mm，烟管规格GB3087－1999Ø57×3.5；锅炉烟管为全焊接结构。

二、故障描述：

3#燃气热水锅炉于2010年12月份日常运行中发现锅炉后部大量漏水致使该锅炉无法正常运行；经过专业人员现场仔细勘查发现故障：

1、后管板二回程数十根烟管管口开裂并过热碳化腐蚀严重，导致大量漏水；

烟管裂纹由焊缝向管板延伸，管板钢刷打磨后出现肉眼可见裂纹；下图：

管板大面积可见大量堆积焊缝；下图：

二回程管板右侧下图：

二回程后管板上部下图：

后管板二回程烟火管上部有多根烟管曾经补焊下图：

因烟管管端腐蚀严重已经无法实施补焊下图：

2、波纹炉胆上部出现过热、碳化、鼓包变形现象；见下图：

见下图：

见下图：

见下图：

见下图：

见下图：

见下图：

3、炉拱塌陷、出现裂缝；

4、锅炉内部积垢情况：

5、锅炉内部杂物太多，极易对锅炉造成损坏

四、损坏（故障）原因分析

（1）内部积垢，过热变形。

在锅筒内部发现大量积垢，垢皮在锅筒内大量堆积，导致水循环不畅。

由于结了水垢或积灰，导致热量传不到水中，钢板及钢管便产生较长时间的过热蠕变。

一般低碳钢在315℃以上就达到屈服点，450℃以上就开始蠕变。

锅炉烟火管、锅筒壁、后管板水垢明显，后管板及锅筒内的水垢厚度达3-4mm左右，黑褐色，呈贝壳状，经化验分析，其主要成分为氧化铁垢、硅酸盐垢及混合水垢；锅水水质长期不合格及结垢严重，会缩短锅炉的使用寿命，危及锅炉的使用安全，造成金属过热及金属表面保护膜破坏，形成垢下的汽水腐蚀；

（2）温差大，金属韧性下降。

疲劳二回程区域烟温较高，再加上锅炉为燃气热水锅炉，尤其是刚进入冬季时天气不是很冷、对暖气用量不大、锅炉使用率不高，满负荷运行约5-6小时，由于24小时生产中频繁启动和停炉，使炉温时高时低，烟室管板与烟管连接处，长期处于冷却、过热的恶性循环过程中，金属材料频繁膨胀、收缩而产生疲劳，应力下降反映，烟管裂纹产生后延伸至管板；

（3）腐蚀严重，金属强度降低。

由于小负荷输出，采用低温供水的运行方式，造成排烟温度较低，受热面壁温受锅水温度低的影响，造成受热面壁温比烟气漏点温度低，产生大量冷凝水，使尾部受热面表面及烟管管端产生严重的腐蚀；

（4）结构不合理，超负荷运行。

锅炉的结构型式超负荷能力差。

该锅炉为卧式燃气热水水火管锅炉，受热面布置紧凑，几何尺寸较短，燃料在燃烧后经过较短的炉膛进入燃尽室后，马上转入第二回程烟管，炉膛辐射受热面积小，进入烟管前烟气温度高，锅炉整体超负荷能力较差；且该锅炉本体为三回程烟管结构，结构紧凑，进水口布置在锅筒前端，距回燃室前管板3600mm，且垂直直通给水，天然气在炉胆中的燃烧温度约1400℃左右，当烟气进入回燃室时，烟气温度仍有1300℃左右，由于给水管布置在锅筒前部，锅炉给水不能直接引入到该高温区域，在回燃室管板与第二回程烟管连接处形成水循环死滞区，长期处于过热状态，导致金属材料机械性能下降。

（5）烟管管端部份烟管伸出长度超标。

根据劳锅字1997第74号《热水锅炉安全技术监察规程》《锅壳锅炉受压元件强度计算》及有关锅炉制造技术标准的要求，当管板与600℃以上的烟气接触时，其烟管端口伸出焊缝的长度不应超过1.5mm，焊缝的外观成形良好及焊脚高度尺寸要求达到一定的标准，且应采取措施消除烟管外壁与管孔的间隙。

在锅炉制造厂，一般是采用先胀接，消除管子与管子间隙后进行施焊，这种方法减少了小管端焊接产生的应力和管子外壁与管孔的间隙。

该锅炉图样显示，锅炉烟管与管板连接为全焊接方式，焊缝要求为管壁厚度加3.5mm，烟管超出焊缝高度最大不得超过1.5mm。

经实际测量发现，该锅炉部份烟管端伸出焊缝长达3—4mm，已远远超出标准要求，且部份烟管管端不平整。

（6）烟管预胀没有达到预期目的。

高温区烟管在焊接前。

要求进行预胀以消除间隙。

根据制造厂资料，该锅炉烟管有相关的预胀工艺记录。

但根据现场情况看，部份烟管预胀没有达到预期目的，烟管壁与管板间存在间隙。

由于入口烟温、烟速都很高，该处的热强度高，锅水高度浓缩，特别是管子与管孔间隙内更为严重，管孔的间隙处出现高浓度的NaOH溶液，加上交变的温差应力，因而在管端及管孔的局部地方产生苛性脆化现象，随着时间的推移，苛性脆化引起裂纹扩张，造成端口开裂。

出现泄漏。

（5）综合原因分析。

锅炉超负荷运行、锅炉水质处理不当，都导致该区域烟管及管板换热不理想，在实际运行中造成金属过热。

再加上烟管超长，管端在高流速情况下，从烟气得到的热量不能有效地传给锅内介质，以及管端不平造成的温差应力，锅炉内水在管板与管孔之间蒸发造成的应力及高浓度的锅炉水，一系列原因造成了高温区烟管管端的开裂。

5、修复建议

1、根据劳锅字（1997）74号《热水锅炉安全技术监察规程》第五章第七节的规定：

焊后热处理的原件，补焊后应作焊后热处理。

同一位置上的返修不得超过三次。

鉴于二回程后管板已经多次施焊，并且没有经过热处理，焊接工艺不详也不规范，且管板多处出现不同长度，规则不一的裂缝，为了保证修理质量，建议更换二回程后管板。

2、锅炉二回程烟管管端腐蚀、碳化严重，失去应有的机械性能，已经无法修复，且数量较多，建议更换全部二回程烟火管119根。

3、锅筒鼓包部位鉴于波纹炉胆，挖补难度非常大，根据现状分析，可暂时不做挖补，但必须要进行必要修理，如：

复位、消除积垢等，而且必须监视运行。

4、在对锅炉进行必要的修理后，必须对锅炉进行全面、彻底的清洗，清除锅内积垢，清理烟管内积灰，消除隐患。

5、对锅炉炉拱进行彻底修复。

6、对锅炉二回程高温区采取烟管防护措施，防止烟管及管板高温变形、腐蚀，延长锅炉使用寿命。

北京沪泰通达锅炉技术服务有限公司

2010.12.30

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2010.1.21

以精立业/以质取胜

编号：

HTTD071

罗马嘉园燃气热水锅炉烟火管及管板裂纹出现大量渗漏的原因分析及改进意见

一、锅炉基本情况：

使用单位：

北京华远意通供热科技发展有限公司

锅炉内部编号：

3#

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