CDQ鍋爐水冷壁管泄漏原因分析及對(duì)策

張　芳（馬鋼煤焦化公司，安徽`馬鞍山`243000）

CDQ鍋爐水冷壁管泄漏原因分析及對(duì)策

張芳
（馬鋼煤焦化公司，安徽`馬鞍山`243000）

對(duì)干熄焦鍋爐運(yùn)行中出現(xiàn)的水冷壁管泄漏問題進(jìn)行了分析與討論，并提出整改方案。

干熄焦鍋爐；水冷壁；泄漏

一、泄漏情況

馬鋼4號(hào)CDQ鍋爐（圖1）自2013年12月起連續(xù)5次出現(xiàn)水冷壁角部管泄漏，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)，為此，對(duì)其進(jìn)行了分析與討論，并提出整改方案。

二、4號(hào)CDQ鍋爐水冷壁管泄漏情況統(tǒng)計(jì)

4號(hào)CDQ鍋爐水冷壁管泄漏情況統(tǒng)計(jì)如表1所示。

三、原因分析

1.4號(hào)CDQ鍋爐入口的膨脹與密封問題

鍋爐本體處于循環(huán)氣體的負(fù)壓區(qū)，對(duì)密封要求較嚴(yán)，不允許漏空氣進(jìn)去。設(shè)計(jì)采用全膜式壁的輕型爐墻，以最大限度降低漏風(fēng)，鍋爐頂部采用折邊板和小的密封罩內(nèi)襯耐火澆注料的形式進(jìn)行密封；與高溫膨脹節(jié)之間采用鋼框架連接（全鋼板密封，內(nèi)襯耐火澆注料）。為解決鍋爐入口膨脹問題，設(shè)計(jì)主要采用高溫膨脹節(jié)來吸收各方膨脹量。同時(shí)配套以下細(xì)節(jié)。

圖1　鍋爐外觀圖

表1

（1）鍋爐入口的鋼框架內(nèi)部澆注料留有膨脹縫。

（2）鍋爐入口鋼框架與水冷壁之間采用大法蘭連接，大法蘭螺栓孔采用長(zhǎng)橢圓孔，留有膨脹余地。

（3）左右側(cè)墻的第一根水冷壁管外包裹硅酸鋁纖維薄氈（3mm），然后再填充耐火澆注料，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)：安裝單位沒有包裹硅酸鋁纖維薄氈而直接充填澆注料，影響了第一根管子的自由膨脹。

（4）鍋爐水冷壁鰭片頂部中間部位留有消除應(yīng)力的膨脹縫，而左右墻第一根管子與前后墻相連的鰭片因?yàn)槭窃诂F(xiàn)場(chǎng)拼接，施工圖紙未做任何交代，因此此處大多被直接滿焊，未留有消除應(yīng)力的圓弧過度或膨脹縫。

（5）2012年，4號(hào)CDQ鍋爐入口連接鋼框架內(nèi)部澆注料出現(xiàn)開裂、脫落，密封鋼板因直接接觸到高溫?zé)煔膺^熱變形而開裂，迫于保產(chǎn)壓力無法停爐修復(fù)澆注料，只是在外面加裝了一塊密封鋼板（板內(nèi)填充澆注料），這一臨時(shí)措施解決了密封問題，卻影響了大法蘭的膨脹。

（6）2014年6月9日定修時(shí)，發(fā)現(xiàn)高溫膨脹節(jié)內(nèi)部澆注料已大面積脫落，鋼板變形開裂，迫于保產(chǎn)無法停爐修復(fù)，采取在外面又加裝一層膨脹節(jié)來解決密封問題?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)比測(cè)量4號(hào)爐、5號(hào)爐高溫膨脹節(jié)寬度，數(shù)據(jù)如下。①高溫膨脹節(jié)頂部寬度：4號(hào)爐右墻850mm，左墻840mm；5號(hào)爐左右墻均為810mm；②高溫膨脹節(jié)底部寬度：4號(hào)爐800mm，5號(hào)爐780mm。4號(hào)爐高溫膨脹節(jié)寬度明顯大于5號(hào)爐，且右墻與左墻寬度偏差嚴(yán)重超標(biāo)。

（7）4號(hào)CDQ鍋爐右墻入口連接鋼框架吊桿呈歪斜受力狀態(tài)，其余各CDQ鍋爐入口連接鋼框架吊桿均呈自由垂直受力狀態(tài)。說明此處給鍋爐水冷壁施加了巨大壓力。

2.泄漏管段割管取樣檢測(cè)

（1）宏觀檢查：鰭片焊接成形差，管子無脹粗、變形，管壁顏色正常，內(nèi)壁沿管縱向存在密集型裂紋，且向上下延伸。

（2）厚度檢測(cè)：無明顯減薄。

（3）硬度檢測(cè)：沿管子周向硬度值不均勻，85～184HB。

（4）金相分析：管外壁母材存在帶狀組織1級(jí)，內(nèi)壁母材存在帶狀組織2～3級(jí)；組織不均勻（圖2）。

綜上所述，造成此處泄漏主要有以下原因：①管材缺陷；鍋爐水冷壁管冷熱溫度交替變化導(dǎo)致在帶狀組織邊緣產(chǎn)生裂紋。特別是在緊急停爐放水搶修、之后又緊急進(jìn)水開爐的狀況下，左右墻第一根管因?yàn)榘突饾沧⒘?，溫度來不及降下來，先放水再進(jìn)水，導(dǎo)致溫度梯度變化大，易在受力復(fù)雜、管材又含有帶狀組織、組織不均勻、硬度值偏差大的部位產(chǎn)生裂紋；②此處屬于各方連接部位，受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工圖紙未能明示此處應(yīng)留消除應(yīng)力的圓孔或縫隙；③施工單位未按圖施工，省略了包裹在第一根管子外邊的硅酸鋁纖維薄氈，而直接充填澆注料，影響了第一根管子的自由膨脹；④鰭片焊接成形差造成的應(yīng)力集中；⑤鍋爐入口鋼框架內(nèi)部澆注料開裂脫落，從外部采取的加固密封措施影響了大法蘭的膨脹，高溫膨脹節(jié)的寬度偏差超標(biāo)和鍋爐入口右墻鋼框架吊桿的歪斜受力，均說明4 號(hào)CDQ鍋爐入口處存在較嚴(yán)重的膨脹問題，這些都加劇了水冷壁角部管承受交變的熱應(yīng)力。

圖2　管內(nèi)壁帶狀組織

四、措施

按對(duì)生產(chǎn)影響最小、經(jīng)濟(jì)損失最小、安全可控原則確立以下3種整改方案。

方案一：在公司全力保高爐生產(chǎn)的大背景下，盡最大努力降低左墻第一根管一旦泄漏給生產(chǎn)秩序帶來沖擊。采取嚴(yán)格的保產(chǎn)監(jiān)控措施，及時(shí)調(diào)整爐況，維護(hù)好設(shè)備，盡量保持生產(chǎn)均衡穩(wěn)定。力爭(zhēng)能堅(jiān)持到2015年的3月過完冬，申請(qǐng)40h計(jì)劃?rùn)z修，按右墻第一根管的體外循環(huán)辦法，再敷設(shè)一路除鹽水管道去左墻，封堵該管與上下集箱的接口，通除鹽冷卻水進(jìn)行體外循環(huán)。目前輔助循環(huán)除鹽水管路已敷設(shè)到位，隨時(shí)做好執(zhí)行封堵作業(yè)的準(zhǔn)備。

方案二：等待機(jī)會(huì)檢修，更換左右墻第一根水冷壁管。準(zhǔn)備好水冷壁管及其支撐板和擋板備件，耐火澆注料、硅酸鋁纖維薄氈、高溫螺栓螺母等材料，等待大的機(jī)會(huì)檢修，更換左右墻受損管道，恢復(fù)系統(tǒng)原設(shè)計(jì)狀態(tài)，檢修需10天，建議考慮同期更換高溫膨脹節(jié)。

方案三：2015年年底前申請(qǐng)大修，徹底排除系統(tǒng)隱患。既已發(fā)現(xiàn)該管材存在帶狀組織，不排除其他水冷壁管也存在同樣缺陷的可能性，等新區(qū)6號(hào)CDQ工程投產(chǎn)后，建議申請(qǐng)4號(hào)CDQ鍋爐大修，抽查一部分水冷壁、過熱器、省煤器、蒸發(fā)器管段，拆除鍋爐入口密封擋板及澆注料，嚴(yán)格按規(guī)范重新進(jìn)行澆筑，整改完善現(xiàn)有膨脹與密封設(shè)計(jì)，徹底解決系統(tǒng)問題。

KT223.3+1

B

1671-0711（2015）09-0066-02

（2014－12－29）