熱電鍋爐防焦板處防焦箱環(huán)向開裂問題的探討

孫玉樹

【摘要】防焦板的結(jié)構(gòu)形式、工作狀況，是造成防焦板處防焦箱環(huán)向開裂的主要原因。本文總結(jié)了開裂后修復(fù)的二種方法：一種是更換防焦箱；另一種是對(duì)開裂處磨掉后的補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后的幾年運(yùn)行證明是可行的。提出了此類鍋爐可以去掉防焦板，對(duì)燃燒沒有影響，也未造成結(jié)焦等現(xiàn)象。

【關(guān)鍵詞】熱電鍋爐；防焦箱；環(huán)向開裂；措施

我市熱電鍋爐眾多，二十世紀(jì)八九十年代安裝的大都是蒸發(fā)量35t/h的中溫中壓鏈條鍋爐，現(xiàn)仍有一部分熱電廠在使用這種鍋爐。該爐型防焦板處防焦箱環(huán)向開裂是較常見的問題，我市10多年間發(fā)現(xiàn)了多起這類開裂。下面通過兩個(gè)檢驗(yàn)實(shí)例的分析，探討其原因、處理和預(yù)防措施。

1開裂狀況

該爐型爐膛內(nèi)有四只防焦箱，左側(cè)前、后各一只，右側(cè)也前、后各一只。防焦箱是水冷壁管下聯(lián)箱，裸露在爐膛內(nèi)，兼作冷卻結(jié)焦的爐渣不與側(cè)墻粘結(jié)的冷卻箱。每只防焦箱上二端（或加中間）有下降管通入，從汽包流入的過冷水，通過防焦箱后進(jìn)入水冷壁管上升到汽包，形成汽水的循環(huán)回路。防焦箱向火側(cè)焊有防焦板，防止結(jié)焦的發(fā)生和減少二側(cè)的漏風(fēng)，但防焦板焊上后冷卻不良，極易發(fā)生防焦板燒損、開裂現(xiàn)象，有的延入防焦箱，導(dǎo)致防焦箱開裂，嚴(yán)重的穿透，影響鍋爐的安全運(yùn)行。

1.12014年4月，對(duì)一臺(tái)蒸發(fā)量35t/h熱電鍋爐(鍋爐型號(hào):UG-35/3.82-M13，制造日期：1995年5月，使用日期：1996年1月)內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)右前、右后、左后三只防焦箱（規(guī)格：φ245×20，材料：20）有大量環(huán)向裂紋，裂紋起于防焦板并沿防焦箱環(huán)向延伸，用磁粉探傷和超聲波探傷測定防焦箱上裂紋的長度和深度，其中右前防焦箱1070mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂紋14條，最長48mm，最深15mm；右后防焦箱1198mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂紋18條，最長45mm，最深16mm；左后防焦箱1930mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂紋29條，最長43mm，最深14mm（其中長度為5～10mm的有11條，深度在2～3mm之間；長度為11～20mm的有12條，深度在5～9mm之間；長度為21～43mm的有6條，深度在9～14mm之間），均評(píng)定為Ⅳ級(jí)，不合格（左前防焦箱防焦板燒盡，開裂未延入防焦箱）。我院提出三只防焦箱應(yīng)更換或補(bǔ)焊修復(fù)合格。

1.22009年，對(duì)一臺(tái)蒸發(fā)量35t/h熱電鍋爐(鍋爐型號(hào):UG-35/3.82-M19，制造日期：1994年5月，使用日期：1995年12月)內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)四只防焦箱（規(guī)格：φ244.5×20，材料：ST45.8Ⅲ）有大量環(huán)向裂紋，其中左前防焦箱2300mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂紋47條，最長15mm，最深8mm；左后防焦箱2550mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂紋37條，最長15mm，最深9mm；右前防焦箱2200mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)24條，最長14mm，最深6mm；右后防焦箱2100mm長度內(nèi)發(fā)現(xiàn)裂紋60條，最長15mm，最深8mm（其中長度為5～10mm的有42條，深度在2～3mm之間；長度為11～15mm的有18條，深度在5～8mm之間），均評(píng)定為Ⅳ級(jí)，不合格。我院提出四只防焦箱裂紋應(yīng)修復(fù)合格。

2原因分析

防焦板與防焦箱連接屬T型接頭角焊縫連接,防焦板一般厚10mm，寬30mm，長250mm，沿著防焦箱長度方向焊接，每板間隔距離5-10mm，材料為碳鋼。防焦板及角焊縫直接與爐膛火焰接觸，頂部冷卻不良，極易發(fā)生燒損、熔化及開裂現(xiàn)象。從這個(gè)角度考慮，這種結(jié)構(gòu)是不合理的，這是造成防焦板處防焦箱環(huán)向開裂的主要原因。

防焦板處防焦箱環(huán)向開裂屬熱疲勞裂紋。熱疲勞是零件在沒有外加載荷的情況下，由于工作溫度的反復(fù)變化而引起斷裂，這種斷裂是因?yàn)樵跍囟冉蛔兊那闆r下，金屬零件不能自由膨脹或收縮，或者由于冷熱快速交變而造成零件內(nèi)部的熱應(yīng)力交變的緣故。防焦板頂端自由無約束，溫度高達(dá)500-800℃，而根部焊接在防焦箱上，溫度約300-350℃，頂部與根部二者溫差較大，存在溫差應(yīng)力（熱應(yīng)力），膨脹時(shí)和收縮時(shí)約束作用力大，使防焦板內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力，引起塑性變形的積累損傷，隨著時(shí)間的增加，產(chǎn)生疲勞開裂現(xiàn)象。開裂后易向防焦箱發(fā)展，經(jīng)過一段時(shí)間，最后導(dǎo)致防焦箱表面產(chǎn)生多條橫向（環(huán)向）裂紋，危及鍋爐安全運(yùn)行。

防焦板在爐膛內(nèi)被高溫火焰和煙氣燒損時(shí)，由于所處部位的溫度高低，產(chǎn)生截然不同的后果。溫度較低處，防焦板逐漸被燒損脫落，防焦板上開裂緩慢進(jìn)行，一般防焦板燒光時(shí)，開裂也剛好接近角焊縫和防焦箱，裂紋未延入防焦箱，僅是防焦板燒盡而已，防焦箱可以繼續(xù)使用。這種情況一般發(fā)生在前防焦箱的前半部分和后防焦箱的后三分之二長度部分，今年檢的左前防焦箱未見開裂即若此特例，因爐膛內(nèi)的溫度場分布存在偏差，該區(qū)域溫度較低，防焦板燒盡時(shí)，開裂未延入防焦箱內(nèi)。另一種是防焦板燒損時(shí)，因熱應(yīng)力過大，防焦板一邊燒損，一邊開裂生成并加速發(fā)展，防焦板還未燒光，開裂已至防焦箱，隨著時(shí)間的增加，開裂延入防焦箱內(nèi)，造成防焦箱開裂，時(shí)間一長，發(fā)生穿透現(xiàn)象，造成漏水、漏汽事故，被迫停爐修理等。這種情況一般發(fā)生在前防焦箱的后半部分和后防焦箱的前三分之一長度部分（如圖），該區(qū)域?qū)俜澜瓜渫獠繙囟鹊淖罡邊^(qū)域（爐膛火焰溫度最高位置）。

3處理情況

3.12014年4月檢出的防焦箱裂紋，因?yàn)橛袀溆缅仩t，時(shí)間也較充裕，熱電廠決定更換3只防焦箱，并向原制造廠訂購防焦箱組件。拆住防焦箱處的爐墻，割開與防焦箱連接的水冷壁管和下降管，移除三只防焦箱，然后安裝上新購入的防焦箱組件，并且由合格焊工對(duì)焊口進(jìn)行對(duì)接焊接，焊接后按比例進(jìn)行X光探傷，并進(jìn)行水壓試驗(yàn)合格后使用。

3.22009年檢出的防焦箱裂紋，因當(dāng)時(shí)鍋爐改造的方向不明，工業(yè)區(qū)布局如何進(jìn)行等原因，決定對(duì)裂紋進(jìn)行補(bǔ)焊修理，然后看情況進(jìn)行更換。拆住鏈條爐排，割去殘余防焦板，對(duì)環(huán)向裂紋進(jìn)行打磨消除，打磨后進(jìn)行磁粉探傷，確認(rèn)裂紋已被完全磨掉。對(duì)深度在2～3mm之間的裂紋，打磨后圓滑過渡即可，對(duì)超過的進(jìn)行補(bǔ)焊。焊接前用氣割搶對(duì)防焦箱進(jìn)行一定的預(yù)熱，對(duì)開裂處一條一條的進(jìn)行補(bǔ)焊（補(bǔ)焊間隔20～50mm），冷卻后進(jìn)行磁粉探傷，合格的再繼續(xù)往下焊接，直至焊接完畢。焊條采用507焊條，對(duì)裂紋補(bǔ)焊后的磁粉探傷中，未發(fā)現(xiàn)補(bǔ)焊后即開裂現(xiàn)象，補(bǔ)焊效果較好。四只防焦箱的焊接工作，共用6個(gè)工作日。并進(jìn)行水壓試驗(yàn)，合格后投入運(yùn)行。補(bǔ)焊合格后未再裝新的防焦板。

我院要求熱電廠半年后進(jìn)行停爐內(nèi)部檢驗(yàn)。隨后的停爐檢驗(yàn)中，未發(fā)現(xiàn)防焦箱補(bǔ)焊處有開裂現(xiàn)象，熱電廠認(rèn)為效果較好，與我院商量后繼續(xù)使用。二年后的內(nèi)部檢驗(yàn)中，對(duì)防焦箱補(bǔ)焊處進(jìn)行磁粉探傷仍未發(fā)現(xiàn)裂紋，符合要求。又二年后檢測，防焦箱未發(fā)現(xiàn)任何問題，現(xiàn)該爐正在安全使用。

4結(jié)論

4.1防焦板處防焦箱環(huán)向開裂，可以采用更換防焦箱的方法，也可以采用補(bǔ)焊的方法修理（無其它缺陷），只要措施到位，照樣可以取得良好的效果。

4.2防焦箱上焊接防焦板的爐型，防焦板還是去掉為好，防焦箱已完全能夠勝任防焦效果，防焦板去掉后，熱電廠操作上未作任何調(diào)整，漏風(fēng)未見增加，燃燒也沒有影響。

［責(zé)任編輯：湯靜］