一台锅炉过热器爆管事故的原因分析及改进措施

编号：AQ-JS-06328
( 安全技术)
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一台锅炉过热器爆管事故的原因分析及改进措施
Cause analysis and improvement measures of a boiler superheater tube explosion accident
一台锅炉过热器爆管事故的原因分
析及改进措施
使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科
学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。

某厂1991年11月安装了两台SGL20—1.25/250—AⅡ型锅炉。

投入运行后，其中一台2#炉在短短两年多的时间内发生了三次过热器爆管事故。

1事故经过
第1次爆管发生在1993年初。

停炉检修时只是更换了全部38根过热器管后，于1993年11月重新投入运行。

第2次爆管发生在1994年1月29日。

当时有4根过热器管发生爆管，位置为右数第6、7、8、33根。

累计运行时间为913小时。

爆管后作了宏观检查。

在更换了24根过热器管并清理了百页窗式汽水分离器后，于1994年2月23日恢复了运行使用。

第3次爆管发生1994年3月12日，右数第7根过热器管爆管，
累计运行时间仅400小时。

事后作了宏观和金相检查。

对后两次爆管进行宏观和金相检查，发现存在以下两种典型破口：
①因管内被杂物堵塞而产生的短时超温爆管第二次爆管中右数第33根，爆破口位于弯管圆弧内侧。

长21mm，宽4.5mm。

破口边缘锋利呈刃状。

破口附近产生鼓疱，尺寸为12×23.5×4（mm）。

管子胀粗明显。

具有典型的韧性断裂特征。

为短时超温爆管。

管内有深红色砖样异物，已将管子完全堵塞。

②因管内集积盐垢而产生的长时超温爆管如：第二次爆和中右数第8根。

破口距管子弯曲起点28mm，破口长27mm宽6mm。

破口处鼓疱凸起8mm，破口边缘厚0.6mm左右。

两侧有大量平行于爆破口的裂纹，分布于60~43mm范围内的管外壁上。

管子直径由φ38mm胀粗至φ40mm。

靠近破口附近有80mm长的一段胀粗至φ42mm。

从管子横断面观察，管内附着盐垢，厚度为1.5~3mm 不等。

又如：第三次爆管的右数第7根，爆破口距管子弯曲起点
56mm，长13mm、宽0.7mm。

破口处鼓疱凸起1.5mm，管内存
在大量黑色粉末。

该粉末遇水后滑腻呈碱性。

第三次爆管发生后，厂方取样进行了金相分析。

结果发现爆管破口处附近的组织为铁素体＋石墨碳。

石墨碳大部分沿晶分布。

破口外壁有氧化铁，边缘有呈网状分布的氧化铁。

破口处晶粒长大至4级，裂纹沿晶扩展。

就是说管子处于加热温度过高状态，造成过烧出现沿晶氧化。

并且管子长时间运行，炭化物严重偏聚在晶界，降低了材料强度。

2存在问题及原因分析
因管内杂物堵塞而引起的爆管不再多加分析。

以下只对由于管内结垢而引起长时超温爆管进行分析，以便找出改进措施，杜绝事故的再次发生。

经过该锅炉进行了全面检验，发现存在以下问题：
①锅筒内汽水分离装置存在缺陷，造成蒸汽大量带水进入过热器。

在现场锅炉检验中我们看到，由于安装锅内装置时将汽水分离挡板与右端连接的定位螺栓向外偏移了13.5mm，致使分离挡板与汽包包体间在2.5m长的范围内出现13.5mm的间隙，造成部分汽
水混合物短路，即不经过水下孔板而直接通过百面窗式分离器进入过热器，使进入过热器的蒸汽带水。

锅水中一般含有较浓的盐份，蒸汽带水势必会使过热器管集积盐垢。

②水质管理方面存的问题
该锅炉虽然使用了软化、脱碱、除氧的水处理措施且设备比较完善，但由于操作中没有很好按有关规定执行，经常出现问题。

如1994年元月15~28日记录的原始数据中发现水质管理方面存在以下三个问题：
①锅水碱度经常超标。

摘录的14天内就有7个班次超标，最大值达23mg/L（标准为14mg/L）。

②没有测定锅水的PH值。

根据P—碱度和M—碱度记录值推算，锅水的PH值有5个班次超标。

③没有测定锅水的溶解固形物，因而无法计算氯盐比，也难于通过测定C1(去控制锅水的含盐量，且无法计算和控制相对碱度。

锅水碱度过高会使水面泡沫层增厚，分离效果大大下降，也是造成蒸汽带水的重要原因。

同时水随蒸汽进入过热器，使盐分沉积
在管壁上阻碍传热。

综上所述，我们认为锅水碱度过高和锅内汽水分离装置故障是造成该锅炉过热器连续发生爆管事故的主要原因。

2#炉存的问题，1#炉基本不存在。

3改进意见
（1）更换过热器管时要认真进行管子吹扫，并运行通球试验。

对通球合格的管子在装配前应采取措施防止异物进入管内。

对现有的过热器管逐根检查内部确保畅通。

（2）拆下汽水分离挡板检修，调正位置后严格按图纸要求安装。

清理百页窗式分离器。

（3）改善水质管理。

①严格控制锅炉锅水的含盐量和碱度，测定氯盐比。

将含盐量控制在≤3000mg/L，总碱度≤14mg/L。

②严格将PH值控制在标准要求的范围内（10~12）。

建议最好控制在10.8~11.3以内。

③将锅水相对碱度控制在0.2以下。

④锅炉在运行中按操作规程要求，加强排污操作。

改进以后，安全运行至今，再未发生过热器爆管事故。

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