特種設備安全科普：鍋爐承壓部件泄露或爆破的現(xiàn)象及原因
鍋爐承壓部件泄露或爆破的現(xiàn)象及原因
水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器在承受壓力條件下破損，稱為爆管。
受熱面泄露時，爐膛或煙道內(nèi)有爆破或泄露聲，煙氣溫度降低、兩側煙溫偏差增大，排煙溫度降低，引風機出力增大，爐膛負壓指示偏正。
省煤器泄露時，在省煤器灰斗中可以看到濕灰甚至灰水滲出，給水流量不正常地大于蒸汽流量，泄露側空預器熱風溫度降低；過熱器和再熱器泄露時蒸汽壓力下降，蒸汽溫度不穩(wěn)定，泄露處由明顯泄露聲；水冷壁爆破時，爐膛內(nèi)發(fā)出強烈響聲，爐膛向外冒煙、冒火和冒汽，燃燒不穩(wěn)定甚至發(fā)生鍋爐滅火，鍋爐爐膛出口溫度降低，主汽壓、主汽溫下降較快，給水量大量增加。
受熱面爐管泄露后，發(fā)現(xiàn)或停爐不及時往往會沖刷其他管段，造成事故擴大。
（1）鍋爐運行中操作不當，爐管受熱或冷卻不均勻，產(chǎn)生較大的應力。
1)冷爐進水時，水溫或上水速度不符合規(guī)定；啟動時，升溫升壓或升負荷速度過快；停爐時冷卻過快。
2)機組在啟�；蜃児r運行時，工作壓力周期性變化導致機械應力周期性變化；同時，高溫蒸汽管道和部件由于溫度交變產(chǎn)生熱應力，兩者共同作用造成承壓部件發(fā)生疲勞破壞。
（2）運行中汽溫超限，使管子過熱，蠕變速度加快
1)超溫與過熱。
超溫是指金屬超過額定溫度運行。超溫分為長期超溫和短期超溫，長期超溫和短期超溫是一個相對概念，沒有嚴格時間限定。超溫是指運行而言，過熱是針對爆管而言。
過熱可分為長期過熱和短期過熱兩大類，長期過熱爆管是指金屬在應力和超溫溫度的長期作用下導致爆破，其溫度水平要比短期過熱的水平低很多，通常不超過鋼的臨界點溫度。
短期過熱爆管是指，在短期內(nèi)由于管子溫度升高在應力作用下爆破，其溫度水平較高，通常超過鋼的臨界點溫度，會導致金屬組織變化發(fā)生相變。
長期過熱是一個緩慢的過程，鍋爐運行中管子長期處于設計溫度以上而低于材料的的下臨界溫度，逐漸發(fā)生碳化物球化、管壁氧化減薄、持久強度下降、蠕變速度加快而導致爆管。
根據(jù)工作應力水平，長期過熱爆管可分為三類：
高溫蠕變型、應力氧化裂紋型過熱爆管主要發(fā)生在過熱器中，氧化減薄型過熱爆管主要發(fā)生在再熱器中。
長期過熱的主要原因包括熱偏差、熱力計算失誤、錯用鋼材及異物堵塞。
短期過熱是一個突發(fā)過程，運行中管子金屬溫度超過材料的下臨界溫度，因內(nèi)部介質壓力作用發(fā)生爆裂。
短期過熱通常發(fā)生在水冷壁、過熱器和再熱器向火面。
長期過熱與短期過熱爆管特征
2)熱偏差
影響熱偏差的主要因素是熱應力不均和水力不均。
3)傳熱惡化
第一類傳熱惡化也稱作膜太沸騰，是指管外熱負荷過大，因管壁形成汽膜導致的沸騰傳熱惡化。
第一類傳熱惡化所對應的臨界熱負荷非常大，大型電站鍋爐一般不會發(fā)生。
第二類傳熱惡化即管內(nèi)環(huán)狀流動的水膜被撕破或者“蒸干”。發(fā)生第二類傳熱惡化的熱負荷低于第一類傳熱惡化的熱負荷值。直流爐因加熱、蒸發(fā)、過熱三階段無明顯分界點，工質含汽率x 由0逐漸上升到1，發(fā)生第二類傳熱惡化不可避免。
直流鍋爐蒸發(fā)受熱面的沸騰傳熱惡化現(xiàn)象主要與工質的質量流速、工作壓力、含汽率和管外熱負荷有關。
（3）受熱面磨損
受熱面磨損是由含灰氣流對受熱面沖刷撞擊造成的。受熱面磨損的速度與氣流速度的三次方成正比，與飛灰濃度成正比，與管子的排列方式、管子的耐磨性能有關，同時，飛灰硬度、形狀、直徑大小也是影響受熱面磨損速度的因素。
受熱面磨損是省煤器爆管的主要原因。
（4）受熱面腐蝕。
1)爐管內(nèi)高溫氧化腐蝕。受熱面管子中鐵離子在一定的溫度下氧化，隨著受熱面壁溫度升高，氧化速度不斷加快；當溫度高于580℃時，爐管金屬內(nèi)壁氧化皮層由FeO、Fe2O3、Fe3O4三種氧化物組成，最靠近金屬的氧化物FeO構成氧化層的主要部分。
由于FeO的晶體疏松不緊密，晶體缺陷多，易造成氧化層脫落，使金屬與氧易于接觸而重新氧化，加速了氧化過程，產(chǎn)生高溫氧化腐蝕破壞。同時，氧化皮脫落導致受熱面堵塞，管子過熱爆管。
2)爐管內(nèi)結垢、腐蝕。給水品質不良，爐水品質差，引起爐管管內(nèi)結垢，結垢后易產(chǎn)生垢下腐蝕。同時，結垢使傳熱熱阻增大，管壁溫度上升，強度減弱，發(fā)生爆管。
3)受熱面的高溫黏結灰和高溫腐蝕。在高溫煙氣環(huán)境中，飛灰沉積在受熱面管子表面，煙氣和飛灰中的有害成分（復合硫酸鹽）會與管子金屬發(fā)生化學反應，使管壁減薄、強度降低，稱為高溫腐蝕。
4)制造、安裝、檢修質量不良。如管材或管子鋼號錯誤、管子焊口質量不合格、彎頭處管壁嚴重減薄。
