锅炉四管泄漏中水冷壁爆管的原因分析

布置在炉膛内壁面上主要用水冷却的受热面，称为水冷壁。它是工业和电站锅炉的主要蒸发受热面。水冷壁的主要作用是吸收炉内辐射热，将水加热成饱和蒸汽；保护炉墙，简化炉墙结构，减轻炉墙重量，使炉墙外表面温度降低；吸收炉内热量，把烟气冷却到炉膛出口所允许的温度，减轻炉内结渣、防止炉膛出口结渣。

锅炉四管泄漏中水冷壁爆管的原因
　　1.腐蚀 
　　锅炉水冷壁管的腐蚀根据腐蚀部位和环境不同可分为水汽侧腐蚀和向火侧腐蚀两大类。 
　　1.1水汽侧腐蚀 
　　水汽侧腐蚀类型有碱腐蚀、酸腐蚀、氧腐蚀、氢损伤、应力腐蚀破裂、沉积物下腐蚀和腐蚀疲劳等。 
　 （1）碱性腐蚀 
　　宏观表现为管子向火面内壁腐蚀坑凹凸不平，呈贝壳状，坑穴内无裂纹，泄漏口壁厚明显减薄；整根管子无管壁胀粗，内壁有明显积垢。炉水中游离的NaOH在这些包括氧化铁垢、硅酸盐垢和钙镁垢为主的多孔沉积物下因炉水蒸浓而形成很高浓度的OH-，使炉管金属发生垢下碱性腐蚀。随着腐蚀坑加深，管壁逐渐变薄，管道能承受的应力将逐步降低，最终导致爆管。 
　 （2）氢腐蚀 
　　爆口处有一些裂纹向外延伸，边缘为不平整的钝边，减薄不明显，呈脆性破坏。内壁存在明显的垢层，部分垢物已经脱落。 
　　由于汽水品质不良，内壁结成以氧化铁为主的垢层，水垢的传热特性差，使垢下金属管壁温度升高，渗透到垢下的炉水会急剧蒸发，不能和炉管中的炉水相混合，结果使垢下炉水中的各种杂质浓度变得很高，产生游离的氢氧化钠，垢下浓缩的氢氧化钠溶液具有很强的腐蚀性，使炉管内壁表面的保护膜溶解，这部分钢与游离的氢氧化钠反应生成氢原子和亚铁酸钠，后者水解为Fe3O2和氢原子。当H原子不能被水流带走，便开始向金属内部渗透，从而产生氢腐蚀。 
　　（3）蒸汽腐蚀 
　　水冷壁管频繁爆管均发生在卫燃带附近热负荷较高区域，当该区域管壁温度大于400℃，管内产生汽水分层或循环停滞时，就可能发生蒸汽腐蚀，反应均生成甲烷，甲烷在钢中的扩散能力很低，极易聚集在晶界原有的微观空隙内，随着反应不断进行，晶间上的甲烷量不断积聚增多，其分子很大，无法在钢中扩散，于是在晶粒间产生非常高的局部内压力，于是沿晶界生成晶间裂纹，进而产生微裂纹，使钢的性能急剧降低，无法承受运行中的工作压力，导致水冷壁爆管泄漏。 
　　1.2向火侧腐蚀 
　　向火侧水冷壁管腐蚀即高温腐蚀，根据高温腐蚀发生的原因及腐蚀产物成分的分析，煤粉锅炉水冷壁高温腐蚀一般可以分为以下几种类型：硫酸盐型高温腐蚀、硫化物型高温腐蚀、氯化物型高温腐蚀以及还原性气氛引起的高温腐蚀。 
　　2.过热 
　　宏观表现为原始爆口呈喇叭状，边缘锋利且减薄严重，爆口有剪切唇，呈撕裂状，变形严重，内壁光滑，向火侧表面有一层黑色氧化皮，有明显塑性变形，呈韧性爆口。 
　　爆管主要是由于短时急剧过热造成材料的高温强度降低，从而引起塑性变形和瞬间破裂，并不是长时间过热引起的蠕变失效开裂。很多情况是由于异物堵塞水冷壁管，造成管内介质流动不畅，被异物堵塞处水冷壁管不能得到可靠冷却，短时急剧过热造成材料的高温强度降低，从而引起瞬间破裂。我厂一号炉曾经出现过因水冷壁下联箱蒸汽推动管支架开裂、松动，造成对水冷壁管的堵塞。 
　　3.磨损 
　　3.1煤粉颗粒磨损 
　　该类磨损常见于燃煤锅炉旋流燃烧器出口的水冷壁区域。由于二次风旋转强度大，使得煤粉颗粒向前运动时受到离心力作用，进入炉膛时撞击燃烧器出口的水冷壁管，磨损管壁。此外，如果燃烧器喷口安装角度、位置不当或者烧损变形，则煤粉气流通过直流燃烧器时，可能直接冲刷磨损喷口两侧的水冷壁管。 
　　3.2机械磨损 
　　机械磨损是指由于管卡变形、开焊，支吊架松动，定位块脱落，并在运行过程中与管子相互摩擦、刮蹭，从而出现管子磨损。该磨损达到一定程度后，管子的承压能力就会大幅度下降，最终导致爆破。 
　　3.3落渣磨损在锅炉运行过程中，过热器或燃烧器区域炉墙上粘结的灰渣从高处落下，撞击在锅炉冷灰斗倾斜水冷壁上，使管壁表面受到冲击或磨损减薄，进而造成爆管。 
　　3.4焊接质量 
　　锅炉各受热面是由焊接组成起来的，焊口焊接质量和焊缝组织不合格常是引起事故的根源。焊接的缺陷主要有焊口未熔、未焊透、气孔、砂眼、夹渣、裂纹、咬边等致使焊口处成为薄弱部位而造成爆管。此外还有焊接残余应力过大，还有异种材料对接会在焊接接头处因惹胀差发生环向的破裂。