鍋爐減溫器噴頭缺陷檢驗(yàn)及原因分析

范子奕

（安徽省特種設(shè)備檢測院，安徽 合肥 230051）

在電站鍋爐中，最重要的組成部分是減溫器。減溫器的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電站鍋爐是否能夠安全運(yùn)行。減溫器能夠?yàn)殡娬惧仩t提供符合要求的蒸汽，繼而讓汽輪機(jī)順利運(yùn)行。但是，由于鍋爐減溫器在制造過程中和運(yùn)行過程中存在諸多不確定影響因素，導(dǎo)致減溫器噴頭出現(xiàn)一系列缺陷，導(dǎo)致減溫器的減溫水直接沖刷到減溫器筒體，繼而對電站鍋爐的安全運(yùn)行起到負(fù)面作用。

1 對某電廠鍋爐減溫器噴頭出現(xiàn)裂紋概述

以某電廠1 臺鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢查發(fā)現(xiàn)，鍋爐減溫器噴頭內(nèi)套筒出現(xiàn)裂紋情況。雖然此臺電站鍋爐減溫器內(nèi)套筒不是受壓元件，但是電廠鍋爐減溫器噴頭的開裂會使得減溫水直接被噴射到減溫器筒體內(nèi)壁之上，繼而發(fā)生事故?；诖耍嚓P(guān)工作人員必須高度重視此種情況，分析裂紋存在的主要原因，再采取針對性解決措施，最終將潛在風(fēng)險因子扼殺在搖籃中。

2 電廠鍋爐減溫器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和工作原理

在電廠鍋爐系統(tǒng)中，減溫器位于低溫過熱器和高溫過熱器之間，減溫器的主要作用是有效地調(diào)節(jié)蒸汽溫度。一些大型的電站鍋爐中會采用二級減溫或者三級減溫。

減溫器主要分為以下兩種類型：其一，面式減溫器；其二，噴水減溫器。一般來說，面式減溫器的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)高度類似于換熱器（在減溫器殼體內(nèi)布置諸多蛇形管，管內(nèi)冷卻水通過管壁和管外蒸汽進(jìn)行換熱處理，最終達(dá)到有效的降低蒸汽溫度的效果）。表面式減溫器的主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：水蒸氣和水不用直接接觸，對水質(zhì)也沒有特殊要求。

表面式減溫器的主要缺點(diǎn)表現(xiàn)為：其一，構(gòu)造過于復(fù)雜；其二，受熱面積大；其三，調(diào)節(jié)溫度的延遲性過大。表面式減溫器常用于低中壓鍋爐中。

噴水減溫器（也被稱之為混合減溫器）能夠?qū)p溫水經(jīng)過噴嘴加以霧化處理，直接噴入過熱蒸汽后，通過與過熱蒸汽混合能夠升溫，最終達(dá)到降低過熱蒸汽溫度和調(diào)節(jié)過熱蒸汽溫度的目的。噴水減溫器具有以下幾種優(yōu)勢：其一，結(jié)構(gòu)簡單；其二，調(diào)溫幅度比較大；其三，調(diào)節(jié)溫度較為靈敏；其四，極易實(shí)現(xiàn)自動化。噴水減溫器在電站鍋爐中能夠被經(jīng)常采用。但是，由于減溫水直接噴入到蒸汽之中，因此對水的品質(zhì)要求較高。隨著鍋爐水質(zhì)處理水平越來越高，電站鍋爐所用的水基本能夠達(dá)到要求，因此，大部分電站鍋爐也普遍采用噴水減溫器。

噴水減溫器的結(jié)構(gòu)形式有以下幾種：（1）單噴頭式減溫器；（2）多孔式噴水減溫器；（3）水室式噴水減溫器。對電廠鍋爐減溫器進(jìn)行內(nèi)部檢查時，通過內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)，電廠鍋爐減溫器內(nèi)套筒前方和上壁內(nèi)表面均能夠發(fā)現(xiàn)裂紋存在，裂紋位置處于電廠鍋爐減溫器噴頭上方。單孔噴頭和過熱蒸汽流通方向呈逆向布置方式，此種布置方式有利于混合減溫水和蒸汽，繼而提高減溫效果。但是，單噴頭減溫器是單孔噴水，所以霧化效果比較差，加上逆向過熱蒸汽導(dǎo)致噴水阻力逐漸增大，從而導(dǎo)致噴射速度逐漸減慢，水滴也無法霧化。

3 選定鍋爐減溫器定檢方法

檢查鍋爐減溫器的主要方法有：通過內(nèi)窺鏡檢查發(fā)現(xiàn)未有任何缺陷情況下，通過運(yùn)行記錄不難發(fā)現(xiàn)，此鍋爐減溫器投減溫水的次數(shù)比較多，相關(guān)工作人員需開展全方位的無損檢測。

4 檢測電廠鍋爐減溫器噴頭的具體缺陷

確定電廠鍋爐減溫器噴頭的具體缺陷位置和具體缺陷狀況，對評估電廠鍋爐減溫器噴頭和修復(fù)電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷處具有重要價值。根據(jù)電廠鍋爐減溫器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)不難發(fā)現(xiàn)，使用滲透檢測方法能夠有效地檢測電廠鍋爐減溫器噴頭的缺陷狀況。滲透檢測的基礎(chǔ)原理在于：在液體毛細(xì)管作用和固體染料的共同發(fā)光作用下（零部件表面被涂抹含有熒光染料的滲透液）。在光照條件下，電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷處的滲透液痕跡被充分顯現(xiàn)出來，從而檢測出電廠鍋爐減溫器噴頭的具體缺陷分布形態(tài)和樣貌。從相關(guān)檢驗(yàn)結(jié)果來看，電廠鍋爐減溫器噴頭的內(nèi)外表面均布滿大量的裂紋，部分裂紋已經(jīng)布滿整個電廠鍋爐減溫器噴頭。裂紋的存在給電廠鍋爐減溫器的工作運(yùn)行帶來了一定的隱患，因此不利于延長電廠鍋爐減溫器的使用壽命。以某國產(chǎn)電廠鍋爐減溫器為例，通過檢測發(fā)現(xiàn)，支撐該電廠鍋爐減溫器的內(nèi)部套筒出現(xiàn)銷釘斷裂情況（而出現(xiàn)此種情況的主要原因是電廠鍋爐減溫器內(nèi)部套筒頻繁振動所導(dǎo)致）。銷釘?shù)臄嗔阎睆介L達(dá)3cm，電廠鍋爐減溫器的熱器管直徑為35×10mm，套筒內(nèi)部直徑為2.5cm，因此，極易出現(xiàn)堵塞情況導(dǎo)致過熱器管口出現(xiàn)過熱爆炸事故。由于減溫器噴管出現(xiàn)斷裂情況，因此需適當(dāng)增加減溫投入次數(shù)，過熱蒸汽與水溫之間的差比較大，加上運(yùn)行調(diào)整過程中不夠及時，也會使得減溫器噴管出現(xiàn)一系列振動行為，導(dǎo)致噴頭出現(xiàn)斷裂情況。電廠鍋爐減溫器主要是因?yàn)閲姽芡搀w和內(nèi)部套筒出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致減溫水從斷裂部位噴出，濺到減溫器筒體之上，繼而導(dǎo)致金屬材料出現(xiàn)疲勞損傷情況，繼而出現(xiàn)裂紋。

5 分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷的主要原因

（1）分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷的化學(xué)元素。通過制造和設(shè)計(jì)電廠鍋爐減溫器，采用德國制造的光譜分析儀分析電廠鍋爐減溫器噴頭材料，發(fā)現(xiàn)電廠鍋爐減溫器噴頭化學(xué)元素主要有：其一，含量0.116%的C；其二，含量0.284%的Si；其三，含量0.55%的Mn；其四，含量0.020%的P；其五，含量0.016 的S；其六，含量1.06% 的Cr；其七，含量0.316%的Mo；其八，含量0.043%的Ni；其九，含量0.018%的AI；其十，含量0.256%的V。根據(jù)相關(guān)設(shè)備光譜分析技術(shù)原則發(fā)現(xiàn)，電廠鍋爐減溫器噴頭材料未出現(xiàn)差錯。

（2）分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷的金相。采用金相顯微鏡和化學(xué)拋光發(fā)現(xiàn)，電廠鍋爐減溫器噴頭裂紋材料為中度球化（尤其珠光體區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)碳化物球化情況）。在此種情況下，必須進(jìn)一步分析電廠鍋爐減溫器噴頭的缺陷具體原因。

（3）分析電廠鍋爐減溫器噴頭缺陷應(yīng)力產(chǎn)生原因。從該電廠鍋爐減溫器噴頭所出現(xiàn)的裂紋具體位置來看，主要位于焊縫區(qū)域內(nèi)，焊接處存在應(yīng)力情況。基于此，極易影響焊件工工件質(zhì)量，為了不影響工件質(zhì)量，需盡量避免電廠鍋爐減溫器噴頭裂紋情況出現(xiàn)?？v向裂紋離噴頭進(jìn)水管焊接接頭處比較近，說明電廠鍋爐減溫器噴頭縱向裂紋的產(chǎn)生與此處的焊接應(yīng)力有密切相關(guān)性。

6 鍋爐減溫器的設(shè)計(jì)和制造以及監(jiān)督等措施分析

廠家在對鍋爐減溫器的套筒螺旋安裝時，需嚴(yán)格把握好焊接質(zhì)量關(guān)卡，提前做好鍋爐減溫器套筒螺旋的預(yù)熱工作，在焊接結(jié)束后立即做好熱處理工作，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作來焊接工藝，最終能夠提高焊接的整體質(zhì)量。除此之外，相關(guān)工作人員需建立好完善的焊接質(zhì)量保證體系，將具體責(zé)任落實(shí)到人。制造廠在完成焊接工作后需做好印記，便于提高整體焊接工作質(zhì)量。鍋爐減溫器在出廠前，廠家還需對套筒的固定螺栓角進(jìn)行著色檢查處理，對不合格的產(chǎn)品需及時返回再加工。設(shè)計(jì)單位則需嚴(yán)格把握好鍋爐減溫器的噴頭和套筒螺栓質(zhì)量和鍋爐減溫器聯(lián)箱筒體，固定牢靠鍋爐減溫器的內(nèi)部套筒，預(yù)留足夠的膨脹空間，與此同時，適當(dāng)加大內(nèi)部套筒的限位裝置。

7 結(jié)語

綜上所述，在選定鍋爐減溫器定檢方法過程中，對鍋爐減溫器消除安全隱患具有重要意義；對鍋爐減溫器的噴頭缺陷進(jìn)行及時修復(fù)和指導(dǎo)具有重要價值，不斷優(yōu)化鍋爐減溫器的具體工作時間和工作狀態(tài)等，能夠降低噴頭缺陷發(fā)生率，在制造鍋爐減溫器過程中，有效地消除焊接應(yīng)力相關(guān)因素也能夠延緩缺陷的發(fā)生時間，均具有重要的參考價值。