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【摘 要】 锅炉属于特种设备，具有一定的危险性。由于锅炉结构复杂，易发生爆管，造成机组停运，给企业造成影响。因此，要加强对锅炉爆管原因分析，并采取有效措施进行预防控制。本文将进行重点阐述。
【关键词】 锅炉；爆管；原因；对策
一、前言
锅炉是电厂重要设备之一，锅炉正常安全运行是保证整个机组运行的前提条件。因此，做好防爆管措施非常重要。
二、锅炉爆管的几点原因
1、焊接为满足对口要求切割鳍片，恢复时形成焊接缺陷导致爆管，这类缺陷出现在鳍片末端。切割鳍片满足对口要求，待焊口对接完毕再恢复鳍片结构，从设计上和工艺上是允许的，但在恢复鳍片结构时，在鳍片末端焊接时，在鳍片末端形成未融合或咬边等焊接缺陷，鳍片末端与管子之间形成应力集中导致焊缝末端开裂，裂纹进一步发展，形成以鳍片末端为中心，并向两边呈45°方向延伸。
2、控制回路电缆虚接，造成吹灰器就地位置与DCS显示不符。由于电缆虚接，使吹灰器未退到位时电源已经关闭，而DCS显示到位，使吹灰枪头停留在炉内，加上汽源未关闭，致使吹灰枪口正对位置的受热面长期承受吹灰蒸汽吹扫，导致爆管。
3、钢材本身有缺陷（比如划痕），由于锅炉制造时对半成品检查不够，误用在水冷壁上，导致水冷壁爆管，这种破坏破口断面及附近残留原有缺陷迹象，如划痕、缺口等。缺陷处常有氧化层存在；因为缺陷造成的应力集中的损坏不产生较大塑性变形。焊接质量问题导致的爆管只发生在有缝钢管上。
4、锅炉由水质不良或操作不当发生结垢，由于1mm水垢的导热热阻是管壁热阻的四十倍，管壁长时间的过热在达到蠕变限时发生爆管。此时破口断面不很锐利，因为温度较高而时间较长，管子内外表面都有明显的氧化皮，管子减薄不多。由于结垢引起过热爆管时，一般发生在热负荷较高的水冷壁管，热水锅炉爆管80%以上都是此种原因造成的。出现以上事故的直接原因是锅炉管理不善，水质不良，使管内严重结垢。由于结垢，造成管内流通截面积减小，阻力增大，使循环水量减小，循环流速降低，甚至发生循环停滞现象，使锅炉传热能力恶化，从而造成锅炉受热面的管壁局部过热变形、鼓包、爆破。一段时间锅炉行业专家认为锅炉爆管主要是水循环流速低，各个厂家都有在为提高流速而绞尽脑汁，一时间循环流速成了锅炉待业的热门话题。从多年的实践来看，爆管总是依然困扰着设计者，笔者认为热水锅炉爆管之所以难以从根本解决，是因为热水锅炉与系统相连通，锅炉与采暖系统封闭运行，并且锅炉处在系统最低位置，系統中含有暖气片带来的型砂、水垢、铁锈及管路安装过程中混入的泥沙等杂物。因锅炉的锅筒及集箱横断面较大，水流速较慢，因而热水系统中的杂质易于沉积，造成锅筒、集箱底部大量集渣，甚至水冷壁堵塞，导致锅筒鼓包、裂纹、水冷壁爆管。大多数系统在起用前都不进行清洗或清洗不彻底，循环泵一启动，整个系统里的杂物、泥沙都回到锅炉中来。即使锅炉补给水合格，锅炉内的水悬浮物含量也是不合格的。
5、施工环境
所有导致爆管的缺陷都形成于施工环节，而施工环境对于缺陷的形成起着决定性的作用。提高受热面地面组合率是对锅炉施工的基本要求。足够的大型运载、吊装机具是实现这一基本要求的前提，而这恰恰是施工单位所不具备的。虽然，现场存在组合场地充足、设备材料供应及时等有利因素，但当地安装单位以卷扬机为主力吊装机具，通常采取单件吊装方式，施工安全性差，施工周期长，降低了受热面地面组合率，增加了高空作业量，施工难度相应提高，施工质量随之受到较大影响。
三、锅炉防爆措施探讨
近年来，某公司相继安装投运上海XX电厂三期2X1000MW机组工程、上海XX电厂2X1000MW机组工程、辽宁XX电厂2X1000MW机组工程，在机组调试、试运行及投产后运行期间，都曾发生过锅炉爆管。由于百万千瓦机组锅炉炉膛结构大，炉膛火焰温度高，锅炉蒸汽压力、温度高，锅炉受热面管道合金钢材质更多，都是直流锅炉。下面针对锅炉安装如何防爆管作一些探讨。
1、注重锅炉集箱和管道内杂物的清除。锅炉组合、安装过程中除对管排、集箱内部清洁度先采用压缩空气吹扫、管排通球外，还须使用多功能内窥镜进行集箱内壁检查是否有眼镜片。锅炉安装过程做好管口封堵，锅炉安装部件众多，交叉施工多，焊口有几万个，安装的整个过程长达数月，所有管口在整个施工过程中须保持封堵，确保管道的内部清洁。锅炉酸洗、冲管后做好集箱和管道清洁度检查，锅炉酸洗后需对受热面管下集箱进行检查、清理，锅炉冲管后需对受热面管集箱死角进行检查、清理。
2、加强锅炉受热面管道材质复查，百万千瓦机组锅炉合金钢材质多，制造厂锅炉受热面管道错用钢材包括制造焊口焊接错用焊材时有发生，进而造成锅炉运行爆管。在锅炉组合、安装过程中须对制造厂锅炉受热面管道合金钢部件包括焊口全部进行光谱复查，对焊口材质需多点光谱复查，对有制造焊口管排，焊口两端合金钢管都要光谱复查（有些光谱复查人员未注意此类情况），对炉内管排定位管安装后还需光谱复查。
3、重视锅炉受热面管道安装焊接、热处理工作。上海XX电厂#7锅炉和上海XX电厂#1锅炉运行相继多次发生锅炉水冷壁（管材T23）爆管，主要原因是水冷壁T23管安装焊接热处理存在问题，水冷壁T23具有较大的再热裂纹敏感性。其敏感区间为580℃～750℃，最敏感温度为650℃附近。而水冷壁在安装焊接热处理不当亦可能使得管壁超温达到T23的再热裂纹敏感区间内。从出现爆管的机组中亦发现部分T23管中裂纹具有明显的再热裂纹特征。水冷壁T23钢焊接接头产生裂纹或泄漏的部位主要集中于制造和安装过程中拘束度较大，经过了2～3次焊接热过程（包括T23钢管与鳍片钢板、嵌板及刚性梁的焊接造成的应力集中较为严重的部位）使得螺旋段水冷壁应力集中部位的裂纹产生和扩展倾向加大，诱发水冷壁爆管泄漏。为什么外高桥电厂三期#8锅炉运行未发生锅炉水冷壁（管材T23）爆管？因为上海XX电厂#7锅炉和上海XX电厂#1锅炉水冷壁（管材T23）安装焊接在冬季，而上海XX电厂#8锅炉水冷壁（管材T23）安装焊接在夏季，不同季节（特别是冬季）焊接热处理要求应不同。锅炉水冷壁（管材T23）高合金钢管道焊接热处理不但要根据材质要求，还要结合当地环境温度，制定相应工艺要求（水冷壁T23管焊接热处理工艺和水冷壁T23管的鳍片和镶嵌块焊接热处理工艺）。 4、关注锅炉安装设备管道膨胀间距，百万千瓦机组高温、高压锅炉炉型高、膨胀量大，锅炉内外部膨胀相差大，如果锅炉安装设备管道膨胀间距不够，就会造成运行中设备管道相互磨损或损坏，引起爆管。因此，施工安装需熟悉图纸、掌握锅炉各设备管道各个位置最大膨胀量，锅炉设备管道安装须符合设计图纸要求、定位准确。锅炉受热面设备安装应采用合适的安装工艺流程即锅炉受热面设备自上而下吊装，锅炉上部水冷壁吊装后应找正、验收、固定（临时固定），固定后进行下部或内部吊装，要做到吊装一段，找正、验收、固定（临时固定）一段，同时需关注检查锅炉受热面设备相互间距，对锅炉设备管道膨胀间距有影响的，要查明原因、及时调整。在锅炉安装过程中要注意锅炉沉降和锅炉大板梁承重后挠度变化对锅炉设备管道安装标高、垂直度及炉膛尺寸的影响。
5、对炉水品质的控制
工業锅炉水质标准的各项指标中有的只需定期监测即可，有的则需每班监测，即称为日常简化分析。一般简化分析的控制指标为：pH值、硬度、碱度和氯离子；对于用除氧器除氧的还需测给水的含氧量；对于额定工作压力大于1.0hPa的锅炉，还应监测锅水磷酸根含量。锅炉排污量的大小与给水水质和蒸发速率密切相关，水质好、蒸发速率低，排污量可少些；反之则需适当增加排污量及排污次数。锅炉排污量常以排污率来表示，一般工业锅炉的排污率宜控制在5%～10%。如果排污率超过10%，锅水仍达不到合格标准，就需改进给水的处理。
6、严防锅炉受热面管道防磨板安装不当或脱落，锅炉受热面管道防磨板安装不当或脱落，锅炉运行时将造成烟尘直接磨损受热面管道，长此以往必然引起锅炉爆管。锅炉受热面管道防磨板安装脱落，多数是防磨板安装焊接不牢固和受热面管排吊装时防磨板碰落，因此，在锅炉炉内受热面管排安装后要全面进行检查，对防磨板安装位置不当须进行调整，对防磨板点焊要改成分段焊，对合金钢防磨板安装后须光谱复查。在锅炉点火冲管后再进行一次全面复查，对由于受热膨胀引起防磨板位置不当，需安装改进、完善。
7、锅炉工艺调整对爆管的影响
（1）锅炉受热面上的积灰是设计和运行中的重要问题之一。炉膛水冷壁结渣使辐射传热减少，引起炉膛出口烟温升高，相应进入过热器、再热器的烟温升高。对流受热面积灰会使烟气流通面积减少，会增大局部热偏差，并使烟气阻力增大，严重时会限制锅炉出力。
（2）管壁温度的高低决定于管内蒸汽温度、受热面的热负荷、管壁对蒸汽的放热系数及盐垢厚度的大小。管壁对蒸汽放热系数值与蒸汽流速，蒸汽压力有关。
①汽温控制不当或自动控制装置失灵，造成汽温超限，使管壁温度超过该金属管壁的最高承受温度。
②燃烧工况不良或部分管壁严重结焦，积灰使热偏差过大使得管壁局部超温。
③由于长期给水水质不合格，炉水水质不合格使得管壁内圈结垢。蒸汽流量减少，管子热负荷过高壁温超限。其他参数的分析，以确保四管爆破发生时，事故处理及时妥当，避免事故扩大。
四、结束语
随着经济增涨速度的加快，电力行业发展也将不断加快。做好锅炉安装防爆管至关重要，通过技术创新、工艺改进能够大大提升锅炉防爆水平，促进电力行业的持续发展。
参考文献：
[1]陈春华.火电厂锅炉四管泄露成因及其预防和改造技术设计[J].设计周刊，2011，25（04）：51-56.
[2]王建厂.电站锅炉过热器爆管原因及对策[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（05）.
[3]李伟忠，安文广，张丽波.蒸汽锅炉爆管事故原因及处理方法探讨分析[J].价值工程，2012（29）.
【关键词】 锅炉；爆管；原因；对策
一、前言
锅炉是电厂重要设备之一，锅炉正常安全运行是保证整个机组运行的前提条件。因此，做好防爆管措施非常重要。
二、锅炉爆管的几点原因
1、焊接为满足对口要求切割鳍片，恢复时形成焊接缺陷导致爆管，这类缺陷出现在鳍片末端。切割鳍片满足对口要求，待焊口对接完毕再恢复鳍片结构，从设计上和工艺上是允许的，但在恢复鳍片结构时，在鳍片末端焊接时，在鳍片末端形成未融合或咬边等焊接缺陷，鳍片末端与管子之间形成应力集中导致焊缝末端开裂，裂纹进一步发展，形成以鳍片末端为中心，并向两边呈45°方向延伸。
2、控制回路电缆虚接，造成吹灰器就地位置与DCS显示不符。由于电缆虚接，使吹灰器未退到位时电源已经关闭，而DCS显示到位，使吹灰枪头停留在炉内，加上汽源未关闭，致使吹灰枪口正对位置的受热面长期承受吹灰蒸汽吹扫，导致爆管。
3、钢材本身有缺陷（比如划痕），由于锅炉制造时对半成品检查不够，误用在水冷壁上，导致水冷壁爆管，这种破坏破口断面及附近残留原有缺陷迹象，如划痕、缺口等。缺陷处常有氧化层存在；因为缺陷造成的应力集中的损坏不产生较大塑性变形。焊接质量问题导致的爆管只发生在有缝钢管上。
4、锅炉由水质不良或操作不当发生结垢，由于1mm水垢的导热热阻是管壁热阻的四十倍，管壁长时间的过热在达到蠕变限时发生爆管。此时破口断面不很锐利，因为温度较高而时间较长，管子内外表面都有明显的氧化皮，管子减薄不多。由于结垢引起过热爆管时，一般发生在热负荷较高的水冷壁管，热水锅炉爆管80%以上都是此种原因造成的。出现以上事故的直接原因是锅炉管理不善，水质不良，使管内严重结垢。由于结垢，造成管内流通截面积减小，阻力增大，使循环水量减小，循环流速降低，甚至发生循环停滞现象，使锅炉传热能力恶化，从而造成锅炉受热面的管壁局部过热变形、鼓包、爆破。一段时间锅炉行业专家认为锅炉爆管主要是水循环流速低，各个厂家都有在为提高流速而绞尽脑汁，一时间循环流速成了锅炉待业的热门话题。从多年的实践来看，爆管总是依然困扰着设计者，笔者认为热水锅炉爆管之所以难以从根本解决，是因为热水锅炉与系统相连通，锅炉与采暖系统封闭运行，并且锅炉处在系统最低位置，系統中含有暖气片带来的型砂、水垢、铁锈及管路安装过程中混入的泥沙等杂物。因锅炉的锅筒及集箱横断面较大，水流速较慢，因而热水系统中的杂质易于沉积，造成锅筒、集箱底部大量集渣，甚至水冷壁堵塞，导致锅筒鼓包、裂纹、水冷壁爆管。大多数系统在起用前都不进行清洗或清洗不彻底，循环泵一启动，整个系统里的杂物、泥沙都回到锅炉中来。即使锅炉补给水合格，锅炉内的水悬浮物含量也是不合格的。
5、施工环境
所有导致爆管的缺陷都形成于施工环节，而施工环境对于缺陷的形成起着决定性的作用。提高受热面地面组合率是对锅炉施工的基本要求。足够的大型运载、吊装机具是实现这一基本要求的前提，而这恰恰是施工单位所不具备的。虽然，现场存在组合场地充足、设备材料供应及时等有利因素，但当地安装单位以卷扬机为主力吊装机具，通常采取单件吊装方式，施工安全性差，施工周期长，降低了受热面地面组合率，增加了高空作业量，施工难度相应提高，施工质量随之受到较大影响。
三、锅炉防爆措施探讨
近年来，某公司相继安装投运上海XX电厂三期2X1000MW机组工程、上海XX电厂2X1000MW机组工程、辽宁XX电厂2X1000MW机组工程，在机组调试、试运行及投产后运行期间，都曾发生过锅炉爆管。由于百万千瓦机组锅炉炉膛结构大，炉膛火焰温度高，锅炉蒸汽压力、温度高，锅炉受热面管道合金钢材质更多，都是直流锅炉。下面针对锅炉安装如何防爆管作一些探讨。
1、注重锅炉集箱和管道内杂物的清除。锅炉组合、安装过程中除对管排、集箱内部清洁度先采用压缩空气吹扫、管排通球外，还须使用多功能内窥镜进行集箱内壁检查是否有眼镜片。锅炉安装过程做好管口封堵，锅炉安装部件众多，交叉施工多，焊口有几万个，安装的整个过程长达数月，所有管口在整个施工过程中须保持封堵，确保管道的内部清洁。锅炉酸洗、冲管后做好集箱和管道清洁度检查，锅炉酸洗后需对受热面管下集箱进行检查、清理，锅炉冲管后需对受热面管集箱死角进行检查、清理。
2、加强锅炉受热面管道材质复查，百万千瓦机组锅炉合金钢材质多，制造厂锅炉受热面管道错用钢材包括制造焊口焊接错用焊材时有发生，进而造成锅炉运行爆管。在锅炉组合、安装过程中须对制造厂锅炉受热面管道合金钢部件包括焊口全部进行光谱复查，对焊口材质需多点光谱复查，对有制造焊口管排，焊口两端合金钢管都要光谱复查（有些光谱复查人员未注意此类情况），对炉内管排定位管安装后还需光谱复查。
3、重视锅炉受热面管道安装焊接、热处理工作。上海XX电厂#7锅炉和上海XX电厂#1锅炉运行相继多次发生锅炉水冷壁（管材T23）爆管，主要原因是水冷壁T23管安装焊接热处理存在问题，水冷壁T23具有较大的再热裂纹敏感性。其敏感区间为580℃～750℃，最敏感温度为650℃附近。而水冷壁在安装焊接热处理不当亦可能使得管壁超温达到T23的再热裂纹敏感区间内。从出现爆管的机组中亦发现部分T23管中裂纹具有明显的再热裂纹特征。水冷壁T23钢焊接接头产生裂纹或泄漏的部位主要集中于制造和安装过程中拘束度较大，经过了2～3次焊接热过程（包括T23钢管与鳍片钢板、嵌板及刚性梁的焊接造成的应力集中较为严重的部位）使得螺旋段水冷壁应力集中部位的裂纹产生和扩展倾向加大，诱发水冷壁爆管泄漏。为什么外高桥电厂三期#8锅炉运行未发生锅炉水冷壁（管材T23）爆管？因为上海XX电厂#7锅炉和上海XX电厂#1锅炉水冷壁（管材T23）安装焊接在冬季，而上海XX电厂#8锅炉水冷壁（管材T23）安装焊接在夏季，不同季节（特别是冬季）焊接热处理要求应不同。锅炉水冷壁（管材T23）高合金钢管道焊接热处理不但要根据材质要求，还要结合当地环境温度，制定相应工艺要求（水冷壁T23管焊接热处理工艺和水冷壁T23管的鳍片和镶嵌块焊接热处理工艺）。 4、关注锅炉安装设备管道膨胀间距，百万千瓦机组高温、高压锅炉炉型高、膨胀量大，锅炉内外部膨胀相差大，如果锅炉安装设备管道膨胀间距不够，就会造成运行中设备管道相互磨损或损坏，引起爆管。因此，施工安装需熟悉图纸、掌握锅炉各设备管道各个位置最大膨胀量，锅炉设备管道安装须符合设计图纸要求、定位准确。锅炉受热面设备安装应采用合适的安装工艺流程即锅炉受热面设备自上而下吊装，锅炉上部水冷壁吊装后应找正、验收、固定（临时固定），固定后进行下部或内部吊装，要做到吊装一段，找正、验收、固定（临时固定）一段，同时需关注检查锅炉受热面设备相互间距，对锅炉设备管道膨胀间距有影响的，要查明原因、及时调整。在锅炉安装过程中要注意锅炉沉降和锅炉大板梁承重后挠度变化对锅炉设备管道安装标高、垂直度及炉膛尺寸的影响。
5、对炉水品质的控制
工業锅炉水质标准的各项指标中有的只需定期监测即可，有的则需每班监测，即称为日常简化分析。一般简化分析的控制指标为：pH值、硬度、碱度和氯离子；对于用除氧器除氧的还需测给水的含氧量；对于额定工作压力大于1.0hPa的锅炉，还应监测锅水磷酸根含量。锅炉排污量的大小与给水水质和蒸发速率密切相关，水质好、蒸发速率低，排污量可少些；反之则需适当增加排污量及排污次数。锅炉排污量常以排污率来表示，一般工业锅炉的排污率宜控制在5%～10%。如果排污率超过10%，锅水仍达不到合格标准，就需改进给水的处理。
6、严防锅炉受热面管道防磨板安装不当或脱落，锅炉受热面管道防磨板安装不当或脱落，锅炉运行时将造成烟尘直接磨损受热面管道，长此以往必然引起锅炉爆管。锅炉受热面管道防磨板安装脱落，多数是防磨板安装焊接不牢固和受热面管排吊装时防磨板碰落，因此，在锅炉炉内受热面管排安装后要全面进行检查，对防磨板安装位置不当须进行调整，对防磨板点焊要改成分段焊，对合金钢防磨板安装后须光谱复查。在锅炉点火冲管后再进行一次全面复查，对由于受热膨胀引起防磨板位置不当，需安装改进、完善。
7、锅炉工艺调整对爆管的影响
（1）锅炉受热面上的积灰是设计和运行中的重要问题之一。炉膛水冷壁结渣使辐射传热减少，引起炉膛出口烟温升高，相应进入过热器、再热器的烟温升高。对流受热面积灰会使烟气流通面积减少，会增大局部热偏差，并使烟气阻力增大，严重时会限制锅炉出力。
（2）管壁温度的高低决定于管内蒸汽温度、受热面的热负荷、管壁对蒸汽的放热系数及盐垢厚度的大小。管壁对蒸汽放热系数值与蒸汽流速，蒸汽压力有关。
①汽温控制不当或自动控制装置失灵，造成汽温超限，使管壁温度超过该金属管壁的最高承受温度。
②燃烧工况不良或部分管壁严重结焦，积灰使热偏差过大使得管壁局部超温。
③由于长期给水水质不合格，炉水水质不合格使得管壁内圈结垢。蒸汽流量减少，管子热负荷过高壁温超限。其他参数的分析，以确保四管爆破发生时，事故处理及时妥当，避免事故扩大。
四、结束语
随着经济增涨速度的加快，电力行业发展也将不断加快。做好锅炉安装防爆管至关重要，通过技术创新、工艺改进能够大大提升锅炉防爆水平，促进电力行业的持续发展。
参考文献：
[1]陈春华.火电厂锅炉四管泄露成因及其预防和改造技术设计[J].设计周刊，2011，25（04）：51-56.
[2]王建厂.电站锅炉过热器爆管原因及对策[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（05）.
[3]李伟忠，安文广，张丽波.蒸汽锅炉爆管事故原因及处理方法探讨分析[J].价值工程，2012（29）.