噴水減溫器失效分析

康祥純

摘? ?要：減溫器是工業(yè)生產(chǎn)中常見的儀器，它的使用程度直接關(guān)系到工廠的生產(chǎn)狀況，是極為重要的生產(chǎn)設(shè)備。在日常工作中，由于受到其材料的結(jié)構(gòu)、工作環(huán)境狀況等因素的影響導(dǎo)致出現(xiàn)一些問題，造成表面的裂紋，使得笛形管出現(xiàn)脫落，導(dǎo)致減溫器聯(lián)箱出現(xiàn)裂紋，影響減溫水的運(yùn)行效果。本文主要研究笛形管材料的穩(wěn)定性，以及影響的因素?？梢圆扇「淖儾讳P鋼噴管的類型，加大孔徑的長度，通過這些技術(shù)處理能對(duì)減溫器聯(lián)箱進(jìn)行有效的處理，為減溫器的更新處理提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：噴水減溫器? 失效分析? 處理

中圖分類號(hào)：TK228? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（a）-0059-02

鍋爐減溫器的安全使用程度決定著整體鍋爐的使用狀況 ，在日常生產(chǎn)中，因?yàn)榈研喂艿谋贫鴮?dǎo)致的事故經(jīng)常發(fā)生，通過分析能夠看出，減溫器聯(lián)箱出現(xiàn)裂紋、斷脫等現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅工業(yè)生產(chǎn)安全。

1? 噴水減溫器的類型

常見的工業(yè)噴水減溫器主要由以下幾種類型組成，分別是單噴頭直套減溫器、水室式套筒減溫器、套筒減溫器、笛形管減溫器等幾種。當(dāng)前，在生產(chǎn)過程中使用比較廣泛的是笛形管直套筒減溫器，使用它的好處主要是能夠有效阻止沒有完全汽化的水滴沖擊到減溫器聯(lián)箱的內(nèi)部，這樣就能阻止聯(lián)箱的內(nèi)壁由于受到?jīng)_擊而產(chǎn)生的各種裂紋，避免造成損失。這種減溫器應(yīng)該在內(nèi)部的噴水管后有一個(gè)混合管，該類減溫器發(fā)生故障的主要特點(diǎn)就是笛形管破裂，由于減溫器的混合管很容易發(fā)生變形、開焊點(diǎn)等情況，有時(shí)還可能被大量的蒸汽沖走，就會(huì)造成減溫器的損壞。同時(shí)，噴水減溫器的聯(lián)箱內(nèi)也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問題，如表面的熱電偶管座容易出現(xiàn)損壞或焊縫出現(xiàn)裂紋這些事故都是常見的問題。還有一種常見的事故就是混合管受到擠壓導(dǎo)致變形，主要是由于蒸汽的通風(fēng)面積減小，這樣就會(huì)使蒸汽在流經(jīng)減溫器的阻力增強(qiáng) ，從而引發(fā)混合管的高頻振動(dòng);還有常見的混合管會(huì)受到損壞，由于混合管的變形，就會(huì)導(dǎo)致相接的焊點(diǎn)出現(xiàn)損壞變形，甚至?xí)?dǎo)致整體的撕損或整個(gè)的焊點(diǎn)都會(huì)發(fā)生縫裂，使得沒有汽化的水流會(huì)流經(jīng)減溫器的內(nèi)壁，進(jìn)而造成混合管的堵塞，嚴(yán)重的可能會(huì)引起爆炸。笛形管在正常工作的過程中，要承受比較頻繁的接受冷熱的刺激，而導(dǎo)致收縮加劇。

2? 減溫器的內(nèi)部工作原理

鍋爐的噴水減溫器在工作中作用是通過將溫水中的熱氣吸出，這樣就能使溫水汽化，與溫度很高的蒸汽進(jìn)行混合，這樣才能達(dá)到降低溫度的原理。還有一個(gè)作用就是為了有效的調(diào)整過熱器的出口溫度，這樣才能達(dá)到平衡兩側(cè)汽溫的功能。通過調(diào)節(jié)減溫器的結(jié)構(gòu)原理達(dá)到調(diào)整水在減溫器中的汽化，才會(huì)避免水進(jìn)入到過熱器聯(lián)箱中使得聯(lián)箱熱應(yīng)力損壞。還應(yīng)該注意減溫器聯(lián)箱的出口蒸汽均衡，避免因?yàn)榉峙渎?lián)箱進(jìn)入到過熱器中，導(dǎo)致下一級(jí)過熱器工作的變化。在減溫器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造中主要有4個(gè)部分組成，就是減溫水的加熱區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域主要是為減溫水加溫到適宜的溫度，通常狀態(tài)下，水的高度保持在合適的區(qū)間。第二部分就是使這些水蒸氣凝結(jié)成水，主要的目的就是在該階段中使減溫器的內(nèi)壁始終保持飽和溫度的狀態(tài)，蒸汽的溫度和飽和溫度之間存在差別，這也說明蒸汽過熱和減溫器的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)存在一定的關(guān)系。通過對(duì)以往事故的分析研究，減溫器的這段如果沒有安全措施就會(huì)造成汽水接觸聯(lián)箱內(nèi)壁，導(dǎo)致事故的產(chǎn)生。第三部分就是讓凝結(jié)水進(jìn)行蒸發(fā)，這一階段對(duì)溫度要求較高，必須要保持內(nèi)壁的溫度更高，保證蒸汽中的水分盡最大可能甩在管壁上，這樣才能減少溫差。最后一個(gè)部分就是要讓汽流的內(nèi)部完成熱源的交換，這樣才能完成全部的工作，這樣才會(huì)完成預(yù)定的設(shè)計(jì)目的，注意要求保護(hù)套管的長度要明顯大于前面的幾個(gè)部分。

3? 產(chǎn)生減溫器事故的主要原因

3.1 由熱交變應(yīng)力引起

噴水減溫器的構(gòu)造對(duì)內(nèi)部的裝置和金屬材料有著十分嚴(yán)格的要求，這主要體現(xiàn)在能夠保證其具有較高的強(qiáng)度應(yīng)對(duì)各種沖刷所帶來的損耗。很多的事故都是由于零部件受到交變熱應(yīng)力作用而造成的，主要是由于交變應(yīng)力的作用強(qiáng)度決定的，其本身的變化頻率取決于自身的應(yīng)力情況等。通常情況下，溫度的變化主要是由于本身引起的熱應(yīng)力屈服點(diǎn)導(dǎo)致的塑性變形引起。減溫器的內(nèi)部構(gòu)造能夠承受的壓應(yīng)力較小，不會(huì)引起較大的變化，在范圍為50℃以內(nèi)的溫度變化都不會(huì)引起任何的疲勞破壞變化。針對(duì)套筒的壁厚研究分析認(rèn)為，當(dāng)壁厚在50mm內(nèi)，能夠引發(fā)的溫度為1.0℃/s時(shí)，這說明能夠引發(fā)50℃的變化。通常情況下，套筒厚度都在7mm左右，最大厚度能夠到達(dá)9mm。這時(shí)的材料所對(duì)應(yīng)的力的影響是碳鋼、低合金鋼的導(dǎo)熱系數(shù)大，導(dǎo)致奧氏體鋼的膨脹系數(shù)T增大，然后再考慮減溫器噴管的溫度變化影響，所以減溫器噴管所使用的低合金鋼比奧氏體鋼質(zhì)量更好。

3.2 由振動(dòng)疲勞引起

減溫器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)裝置的損壞主要是振動(dòng)疲勞引起，很多時(shí)候在損壞的斷口能夠發(fā)現(xiàn)呈細(xì)瓷狀的碎面，也有一部分是由于疲勞裂紋源向前面不斷的推進(jìn)而成的線面。像這類的問題都是由于振動(dòng)所引發(fā)的疲勞損壞導(dǎo)致的。導(dǎo)致發(fā)生這種事故的原因就是構(gòu)件本身自有的頻率和外界的各種激振頻率相互作用而成導(dǎo)致的，并且引發(fā)的共振影響的。由于混合管和聯(lián)箱之間具有一定的膨脹關(guān)系，導(dǎo)致這些比較合理的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，一端是固定的結(jié)構(gòu)，另一端是可以進(jìn)行前后的移動(dòng)。有的 減溫器能夠使用前后移動(dòng)的形式進(jìn)行，而有的就會(huì)采用彈簧片進(jìn)行移動(dòng)處理，但是通常情況下彈簧片在高溫的活動(dòng)下都會(huì)失去活動(dòng)的功能。

3.3 由熱膨脹應(yīng)力引起

減溫器內(nèi)存在兩種溫度的不同介質(zhì)形式，這就會(huì)引起一些不同部件的溫差。如聯(lián)箱壁的溫度就是入口溫度，而其它部件套筒的溫度一般都會(huì)小于飽和溫度，也就是減溫器的出口溫度。減溫器的入口溫度要明顯高于飽和溫度，減溫器的溫度降低的越多，聯(lián)箱和套筒之間的膨脹也會(huì)更大。笛形管在進(jìn)行高速汽流沖刷的過程中，傳熱的系數(shù)也會(huì)非常的大 ，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究證明，這時(shí)的溫差能夠達(dá)到100℃，這個(gè)溫度相當(dāng)于壁式過熱器里面所承受的溫度。

4? 進(jìn)行處理的辦法

對(duì)于上面提到的問題可以通過以下的措施進(jìn)行處理。

4.1 更換材料

可以將原有的不銹鋼噴管換成耐熱鋼噴管，還要更換尺寸更大的噴孔，加厚噴管的厚度。要觀察裂紋的長度在10mm以上的減溫器聯(lián)箱都應(yīng)該采取擴(kuò)孔的辦法進(jìn)行處理。對(duì)于10mm以下要進(jìn)行焊接處理，對(duì)于還有些未裂紋的減溫器聯(lián)箱應(yīng)該進(jìn)行焊縫的重疊處理。

4.2 進(jìn)行焊接處理

減溫器的內(nèi)部設(shè)計(jì)對(duì)焊接的要求非常高，對(duì)于質(zhì)量的細(xì)節(jié)都有嚴(yán)格的規(guī)定，如果在擴(kuò)壓管的縱向焊縫根部沒有處理好就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的問題，導(dǎo)致工程的裂紋，甚至有的噴水減溫器套筒質(zhì)量不過關(guān)，還會(huì)影響套筒的開裂，還有一些特殊的裂紋是產(chǎn)生在異種，這些鋼焊接的部位（奧氏體鋼與珠光體鋼焊接處 ）對(duì)技術(shù)的要求都非常高，不能出現(xiàn)任何問題。

4.3 加強(qiáng)對(duì)脫落的減溫器碎片的管理

在處理的過程中應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)脫落的減溫器碎片的管理，如果掉入過熱器內(nèi)，就會(huì)引發(fā)爆炸事故，很多減溫器噴管內(nèi)還有一些安裝的殘留物，這些物質(zhì)雖然小，但是會(huì)引發(fā)很大的事故，很容易造成減溫器的噴管堵塞，這樣就會(huì)降低減溫效果，引發(fā)過熱器爆管。

5? 結(jié)語

通過上面的分析能夠看出，噴水減溫器的事故發(fā)生是由多種原因造成的，我們應(yīng)該深入研究發(fā)生問題的原因，找到解決問題的辦法，加強(qiáng)對(duì)鍋爐減溫器的質(zhì)量管理，嚴(yán)格檢查，認(rèn)真排查問題，保證噴水減溫器的安全使用。

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