資源描述：
《(論文)蒸汽吹灰導(dǎo)致水冷壁彎管裂紋的原因分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、吹灰孔水冷壁彎管裂紋的原因分析韓寶軍（大唐長山熱電廠，吉林松原，131109）???摘 要：對因吹灰器損壞，導(dǎo)致蒸汽直接吹掃水冷壁彎管上，造成裂紋的原因進行了理論分析和計算，提出了對策?！￡P(guān)鍵詞：吹灰；水冷壁；裂紋；原因 大唐長山熱電廠九號爐為HG-670/13.73-540/540-12型鍋爐，于1998年進行吹灰器改造，將原有爐膛及尾部煙道的各式吹灰器均改造為聲波吹灰器，改造后吹灰效果良好,穩(wěn)定運行至今。1 問題的提出 2004年8月發(fā)生爐膛2個吹灰器墻孔處水冷壁彎管裂紋漏泄事故，位置在27米標高，爐膛乙側(cè)＃7及爐后＃6吹灰器墻孔處。兩處漏泄點特征一致：①墻孔彎管內(nèi)弧鰭片端
2、部；②橫向裂紋；③吹灰器及其外套筒均吹損；④水冷壁及鰭片表面無沖刷磨損痕跡。該爐水冷壁規(guī)格為Φ60＊6.5，材質(zhì)為20G，鰭片管截面如圖1所示，該處彎管彎曲半徑R=100mm，吹灰器套筒直徑Φ133mm，具體結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。42 原因分析 兩處發(fā)生的裂紋均為沿鰭片橫向裂紋,具體部均在如圖1所示的彎曲內(nèi)弧處。兩個吹灰器均發(fā)生嚴重的損壞：發(fā)聲腔脫落，套筒沖刷破損。這種墻孔的水冷壁彎管在這臺爐上至少有20多個，運行多年來從未發(fā)生過類似事件，從吹灰器的損壞情況來看，應(yīng)該為吹灰器所用蒸汽吹至水冷壁上所致。由于當時停備時間很短，沒有割管檢查進行具體的分析，只作了打磨補焊處理。從打磨情況
3、來看，裂紋由鰭片的背火面端部延伸至管子內(nèi)壁。通過漏泄點的具體特征可以判斷：①漏泄非沖刷磨損減薄所致；②必定有應(yīng)力的存在才導(dǎo)致裂紋。分析得到：吹灰器發(fā)聲腔燒損脫落后，蒸汽即呈散射狀噴入，最先將其外部套筒沖刷，然后吹至水冷壁彎管處。因吹灰器所用工質(zhì)為冷段再熱蒸汽，其取自冷段入口管道，經(jīng)減壓后溫度約為280～290℃。低溫的蒸汽吹至較高溫度運行中的水冷壁表面，即造成熱應(yīng)力。由于吹灰器是間斷投入的，這樣每一次投入就造成一次的熱應(yīng)力交變。吹灰器每個班至少投入2次，反復(fù)的交變應(yīng)力再加上彎管內(nèi)弧部位的應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致裂紋。下面就蒸汽吹至水冷壁鰭片表面造成的熱應(yīng)力進行估算。該爐設(shè)計運行中的水冷壁
4、管內(nèi)式質(zhì)溫度為343℃，爐膛水冷壁表面熱流密度為74.36kw/m2，根據(jù)以下公式： 其中：t2___管外壁溫度℃tgz___工質(zhì)溫度℃4β____d2/d1＝60/(60-2*6.5)=1.2765α2____ 管內(nèi)壁放熱系數(shù)，α2＝1500w/m2℃λ_____管子的導(dǎo)熱系數(shù)，用內(nèi)插法求得λ＝42.3w/m·℃S_____壁厚S=6.5mmtd____鰭片端部溫度℃h____鰭片高度h=9.5mmA____形狀系數(shù)其中a=bd/bg,bd為管端鰭片寬度6mm,bg為管根鰭片寬度9.5mm。不考慮管內(nèi)壁結(jié)垢、爐內(nèi)及鍋內(nèi)工況變化等因素，計算該處鰭片端部溫度：t2=412.69℃td
5、=437.3℃利用管子熱應(yīng)力計算公式近似求鰭片表面受到低溫蒸汽的冷卻產(chǎn)生的熱交變應(yīng)力：其中α___線膨脹系數(shù)，用內(nèi)插法查算20G在437℃時的α＝1.387*10-5mm/℃ E____鋼材的彈性模量，用內(nèi)插法查算20G在437℃時E＝1.52＊105MPaμ____泊桑比，取0.3 tw－tn____交變溫度差求得＝－228.9Mpa，即其產(chǎn)生的收縮應(yīng)力與管子內(nèi)工質(zhì)的作用力相反。查20G在400℃時的σs＝172Mpa,而由于溫差造成的應(yīng)力卻遠遠超過其屈服極限，通過多次的循環(huán)，最終造成該處水冷壁彎管處的裂紋。3.對策3.1對吹灰器結(jié)構(gòu)進行改進，避免造成吹灰器損壞后蒸汽直接吹掃
6、在水冷壁管上：套筒整體材質(zhì)改用1Cr18Ni9Ti，壁厚改為8mm，吹灰器本體向外移50mm，套筒伸至水冷壁彎管內(nèi)。3.2利用檢修機會將爐膛部分的墻孔水冷壁彎管更換為同規(guī)格無鰭片光管式彎管，這樣就避免了存在鰭片端部高溫及彎曲應(yīng)力集中嚴重等情況。3.4保證吹灰器套筒外部耐火塑料填塞密實。3.5加強運行中的吹灰器的投運監(jiān)視和管理，及時發(fā)現(xiàn)異常情況；定期進行吹灰器的抽出檢查，對出現(xiàn)損壞的吹灰器及其套筒及時進行檢修。4．結(jié)束語???金屬部件在交變溫度的作用下，會產(chǎn)生相當大的熱交變應(yīng)力，當其超過材料的強度極限時，經(jīng)過反復(fù)的作用就可引起材料的高周熱疲勞或低周熱疲勞，最終造成裂紋。因此對于鍋爐高
7、溫部件，要從設(shè)計、制造和檢修等環(huán)節(jié)避免或減少引起急劇熱交變應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。4鍋爐專業(yè)相關(guān)規(guī)程上只提及吹灰器附近管子的磨損檢查，而未提及到熱疲勞問題，因此從檢修管理上應(yīng)重視鍋爐吹灰器對受熱面的影響。鍋爐吹灰器的設(shè)計制造上要充分考慮到吹灰介質(zhì)一旦發(fā)生非正常工作狀態(tài)，對受熱面管子的危害不僅僅是吹損。參考文獻［1］ 陶曾毅．電廠金屬材料［M］．武漢：華中理工大學(xué)出版社，1994． ［2］ 范從振．鍋爐原理［M］．北京：水利電力出版社，1995．作者：韓寶軍吉林省大唐長山熱電廠生
