武汉蒸汽锅炉--蒸汽锅炉防焦箱裂纹原因分析及对策

    蒸汽锅炉防焦箱裂纹原因分析及对策
    表面检查：外观检验发现，裂纹为环向裂纹，单根裂纹长度在20-60mm之间，裂纹较密集；防焦箱外表面向火侧裂纹区域呈红褐色，蒸汽锅炉用检验锤敲击后，金属出现黑色，怀疑有石墨化倾象。对防焦箱裂纹段割开检查发现，裂纹区域内表面基本无水垢，而非裂纹区域有轻微的小于0.3mm的水垢。两区域有肉眼能发现的明显区别。 
    1、化学成份分析：对防焦箱材质取样进行化学成份分析，非裂纹区防焦箱材质化学成份完全合格，可以排除材质不合格因素。
    2、初步结论：检验员外观检验后认为，裂纹区域有明显过热疲劳的倾向。
    3、原因分析
    1）、裂纹性质：蒸汽锅炉裂纹初步确定为穿晶裂纹，肉眼明显地可以看到，每条裂纹细而尖，大小不一，应为热疲劳裂纹。
    2）、裂纹产生的原因：热疲劳裂纹是在金属材料低于拉伸应力极限时，由于温度的变化而形成的热交变应力的反复作用下，缓慢产生的扩展裂纹。受压元件受到火焰的加热，由于内部介质密度或位置的变化，使金属的温度发生交替变化，金属也就交替地膨胀或收缩，在金属内部就会引起交变应力。在这种交变应力的作用下，引起塑性变形的积累损伤，而产生疲劳裂纹，这种疲劳裂纹处在高温下，金属的强度低，其应力振幅一般超过屈服极限，每次循环产生的局部塑性变形较大。这样，只经过较少的循环次数后，就会萌生热疲劳裂纹。蒸汽锅炉由于所处高温条件，周围要受到介质的影响，所以不产生象普通机械疲劳那样典型的单条裂纹，而象该防焦箱所见到的一些平行排列、与热应力方向垂直的裂纹，也就是说，在该部位受到温差应力引起疲劳裂纹。
    3）、汽水分层的影响：裂纹区域位于炉膛的幅射高温区，防焦箱向火侧的运行温度为290℃左右，防焦箱内介质为循环水。虽然一侧受炉膛火焰加热，但由于防焦箱内有循环水流动，本不应有大的温差。但我们从防焦箱裂纹区域发现，裂纹区明显过热，割开检查发现，防焦箱内表面裂纹区域无水垢，而非裂纹区有轻微的水垢，且两区域颜色不同，有明显区别，可以初步得出结论，出现了汽水分层。
    4）、环境影响因素：锅炉两侧防焦箱裂纹中心上部均开有400×400mm的拨火炉门，蒸汽锅炉炉门开启拨火时会有冷空气进入，同时炉门有关闭不严密的现象，在运行的过程中，可能时有冷空气进入，防焦箱该区域有少许温差，不排除出现疲劳的可能，但这种温差作用是很微小的，不可能在两三年内使防焦箱出现严重裂纹。因此认定，这不是事故的主要原因。
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