于 洋

（中信錦州金屬股份有限公司，遼寧錦州 121005）

0 引言

中信錦州金屬股份有限公司有自備電站鍋爐3 臺，額定蒸發(fā)量均為75 t/h，過熱蒸汽集箱出口壓力5.3 MPa，鍋筒工作壓力5.69 MPa，過熱蒸汽出口溫度430 ℃。3 臺鍋爐承擔(dān)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的供氣、供熱任務(wù)。每臺電站鍋爐設(shè)置4 個(gè)彈簧式安全閥，其中過熱器2 個(gè)，型號A48SB-100 V，鍋筒2 個(gè)，型號A48SB-160 V。

圖1 歪斜的安全閥

1 問題

某日，設(shè)備點(diǎn)檢人員例行巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)鍋筒南側(cè)安全閥及管座歪斜（圖1），立即通知當(dāng)班運(yùn)行人員安排停爐。鍋爐經(jīng)降溫、降壓后，管座局部保溫拆除（圖2），現(xiàn)場查看后確認(rèn)鍋筒南側(cè)安全閥連同管座向出口側(cè)彎曲，彎曲點(diǎn)在管座的接管中間位置，角度約15°～20°。安全閥本體及連接部件無外力碰撞跡象，上部室外垂直排氣管外觀完好，未見下沉，出口引出管與室外排氣管進(jìn)口護(hù)罩脫離。

圖2 管座

2 隱患

管座一旦破裂，會使?fàn)t內(nèi)儲存的大量能量瞬間釋放，水及蒸氣從破口處沖出，具有很高的速度，形成強(qiáng)烈沖擊波，與空氣或零部件接觸后，產(chǎn)生強(qiáng)大的反作用力，不僅設(shè)備本身遭到損壞，還會破壞周圍建筑物和其他設(shè)備，甚至造成人員傷亡。

3 管座接管參數(shù)

管座接管材料20#鋼，規(guī)格Φ57×5 mm，長120 mm，一端凹焊于鍋筒，另一端與高壓法蘭焊接，鍋爐安裝運(yùn)行以來未進(jìn)行過更換，上部安裝的安全閥重約80 kg。

4 檢測情況

對管座接管進(jìn)行割除、軸向剖切，檢測情況如下：

（1）接管外表面存在較均勻的銹蝕坑，深度約0.3～0.5 mm，內(nèi)表面較光滑，無肉眼可見腐蝕，內(nèi)彎曲部位氧化膜脫落，呈現(xiàn)鐵黑色，見圖3、圖4。

（2）用測厚儀檢測接管壁厚最小值為4 mm，設(shè)計(jì)值為5 mm，經(jīng)核算壁厚滿足承壓要求。

圖3 管座接管外表面

圖4 管座接管縱向剖面

（3）委托檢驗(yàn)部門對接管進(jìn)行金屬金相組織檢驗(yàn)，結(jié)果無異常。

5 原因分析

（1）接管縱向剖切圖顯示，切點(diǎn)處一邊壁厚與另一邊壁厚值有約1 mm 的差異，證明該管段壁厚不均勻，疑為制造缺陷。

（2）管座已連續(xù)使用30 年，鍋筒最大工作壓力5.69 MPa，溫度430 ℃，在此工況下，接管長期反復(fù)拉伸，屈服強(qiáng)度有所降低。

（3）事件之前，管座存在輕微歪斜，疑為鍋爐制造、安裝，或后期運(yùn)行過程中外力所致，未引起重視。根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系，其上部安裝的安全閥和出口排氣管重力會產(chǎn)生使管座彎曲的分力，鍋爐運(yùn)行時(shí)接管在較低強(qiáng)度下，分力使其歪斜。

6 管座修復(fù)

管座接管與鍋筒焊接，鍋筒是鍋爐重要承壓部件，材料為合金鋼，如處理不當(dāng)焊縫極易產(chǎn)生裂紋，運(yùn)行時(shí)爆裂，形成更大隱患。另外，鍋爐屬于特種設(shè)備，國家對其檢維修環(huán)節(jié)有嚴(yán)格要求。根據(jù)規(guī)定，A 級鍋爐重大修理其中一項(xiàng)，指鍋筒、啟動(dòng)（汽水）分離器、減溫器和集中下降管的更換以及主焊縫的補(bǔ)焊。鍋筒主焊縫包括縱向、環(huán)向和拼接焊縫，因此，更換管座應(yīng)不在重大維修范圍之內(nèi)，委托資質(zhì)單位施工即可[1-2]。

修復(fù)方案主要要求[3-6]：

（1）修復(fù)人員包括焊接技術(shù)人員、焊工、焊接熱處理人員和檢驗(yàn)人員，施工前做好技術(shù)交底。

（2）鍋筒材料為BHW35，管座接管材料為20#鋼，焊材牌號選用J506，手工電弧焊，多道焊接。

（3）采用機(jī)械打磨的方式清除鍋筒焊縫周邊毛刺、油污，修磨坡口。

（4）定位新管座，結(jié)構(gòu)形式見圖5。

（5）鍋筒采用火焰局部預(yù)熱，預(yù)熱溫度150～200 ℃，用紅外測溫槍監(jiān)控，預(yù)熱寬度不低于鍋筒厚度3 倍的范圍。

（6）焊條烘干處理，每道焊完后及時(shí)清理焊渣。

圖5 接管與鍋筒焊接形式

（7）焊后宏觀檢查無問題進(jìn)行熱處理，采用火焰緩慢均勻加熱，溫度600～650 ℃，外表面用硅酸鋁氈覆蓋保溫，自然降溫。

（8）焊縫做滲透和超聲波檢驗(yàn)。

7 后續(xù)進(jìn)展

管座修復(fù)合格后，鍋爐安排正常運(yùn)行，一段時(shí)間后，該管座再次發(fā)生歪斜，情況與第一次一致，初次原因分析結(jié)論被推翻。商討后決定做進(jìn)一步擴(kuò)大檢查。期間，檢查安全閥室外排氣管時(shí)，發(fā)現(xiàn)廠房屋頂部處起至末端，有一段長約5 m 的管段直徑小于底部管直徑，存在異常。查閱圖紙核對，室外排氣管設(shè)計(jì)值為Φ133 mm，底部到頂部尺寸一致，而現(xiàn)場室外因銹蝕更新的末端管被替換成Φ108 mm（圖6）。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，安全閥流道面積應(yīng)能通過所需要的最大排放量，出口排放面積必須≥進(jìn)口面積，且出口面積達(dá)到足夠要求，防止排放背壓影響安全閥性能[7]?，F(xiàn)場室外Φ108 排氣管不符合原始設(shè)計(jì)和規(guī)程要求，流道面積可能不足，使排氣在引出管頂部阻力顯著增大，流通不暢，排氣背壓可能反作用在安全閥出口的小排氣管罩口上部，產(chǎn)生向下的推力，在力臂作用下，足以使根部管座彎曲變形，這應(yīng)該是管座歪斜的主要原因，后經(jīng)確認(rèn)，事件之前安全閥出現(xiàn)過起跳現(xiàn)象。

二次原因判定后，對彎曲管座進(jìn)行了矯正彎直，評估沒有其他影響安全的損傷，將末端Φ108 mm 管段更換為Φ133 mm，目測檢查引出管內(nèi)部無異物卡塞，鍋爐安排正常運(yùn)行。通過半年時(shí)間運(yùn)行觀察，期間也發(fā)生過安全閥起跳，管座狀態(tài)正常。

圖6 安全閥排氣群引出管

8 結(jié)論

（1）扎實(shí)做好設(shè)備日常巡檢工作，出現(xiàn)問題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

（2）加強(qiáng)運(yùn)行、維修人員理論知識和安全意識培訓(xùn)，按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求進(jìn)行檢維修工作，避免盲目操作，隨意改變部件參數(shù)和材料替代，埋藏隱患，注重事后驗(yàn)收。

（3）問題分析應(yīng)系統(tǒng)，不能局限于單個(gè)部件，與其關(guān)聯(lián)的因素都要考慮，再逐一排查、判斷，為結(jié)論提供有力支撐。