工业锅炉内部检验缺陷分析研究.pdf

盐科学与化工Journal of Salt Science and Chemical Industry第53卷第3期2024年3月收稿日期：2023-08-07基金项目：河南省市场监督管理局科技计划项目（2020sj64）；河南省基本科研业务费支持项目（2021ky16）作者简介：周 波（1970），男，本科，正高级工程师，主要从事特种设备检验和无损检测研究工作。联系方式：13838028079，工业锅炉内部检验缺陷分析研究周波，谢屹鹏，陈静（河南省锅炉压力容器检验技术科学研究院，河南 郑州450016）摘要：工业锅炉在日常生产和生活中使用广泛，一旦出现问题，严重的将发生灼伤、火灾、爆炸等事故，对其进行内部检验，能够提前发现事故隐患，消除安全风险。文章针对某年度省级检验机构发现的124台重大缺陷的工业锅炉进行分析，从锅炉类型、缺陷类型、缺陷部位、水处理方式等方面进行研究，旨在为工业锅炉内部检验工作提供参考和指引。关键词：工业锅炉；内部检验；八大缺陷；缺陷分析中图分类号：TK223文献标识码：B文章编号：2096-3408（2024）03-0042-04Analysis and Research on Internal Inspection Defectsof Industrial BoilerZHOU Bo，XIE Yipeng，CHEN Jing（Henan Boiler and Pressure Vessel Inspection Technology Research Institute，Zhengzhou 450016，China）Abstract：Industrial boilers are widely used in daily production and daily life.Once problems occur，serious accidents such as burns，fires，explosions can occur.Conducting internal inspections can identify potential accident hazards in advance and eliminate safety risks.The articleanalyzed 124 industrial boilers with major defects discovered by a provincial inspection agency in acertain year，and conducts research on boiler types，defect types，defect locations，and watertreatment methods，aiming to provide valuable reference and guidance for internal inspection workof industrial boilers.Key words：Industrial boiler；Internal inspection；Eight major defects；Defect analysis1前言工业锅炉是指向工业生产或生活用途提供蒸汽、热水的锅炉，一般是指额定工作压力不大于2.5MPa的锅炉1。锅炉定期检验是指根据特种设备安全技术规范对在用锅炉的安全与节能状况进行的符合性验证活动，包括运行状态下进行的外部检验、停炉状态下进行的内部检验和水（耐）压试验，内部检验是指锅炉在停炉状态下，对锅炉各个部位、各个部件的当前状态是否符合安全技术规范进行的符合性验证活动2。为了提高检验工作质量，规范检验人员报告出具，全面提升检验人员总体素质，进一步加深检验人员对工业锅炉内部检验缺陷的理解，总结缺陷分布规律，提高缺陷检出速度和检出效率，服务企业。对照相关法律法规、安全技术规范的要求，文章采集了某年全省工业锅炉内部检验报告6 963份，对其中124台停止运行工业锅炉内部检验报告进行统计、汇总、分析，对重点数据进行研究，以此找出工42业锅炉内部检验过程中易产生缺陷的部位、易产生缺陷的类型，总结规律，为今后的工业锅炉内部检验提供重点。2停止运行工业锅炉统计分析2.1停止运行锅炉比率工业锅炉内部检验总台数共计 6 963台，停止运行锅炉共有124台，停止运行锅炉比率为1.78%，详见图 1。其中因八大缺陷（裂纹、起槽、过热、变形、泄漏、腐蚀、磨损、水垢）停止运行的工业锅炉101台，占总停止运行锅炉的81.45%。因非八大缺陷（如工业锅炉因锅炉房不独立、违法修理、违法移装无任何资料、手续等原因）停止运 行 的 工 业 锅 炉 23 台，占 总 停 止 运 行 锅 炉 的18.55%。因非八大缺陷停止运行的23台工业锅炉涉及以下问题。（1）因企业私自维修未提供修理手续而出具停止运行报告涉及11台。（2）因安全附件不合格而出具停止运行报告涉及8台。（3）因锅炉房不独立而出具停止运行报告涉及3台。（4）除此之外，有1台所出具的停止运行报告结论是锅炉炉膛内后部排污管保温脱落和炉墙开裂造成漏水严重。2.2停止运行锅炉类型数对比停止运行锅炉共有124台，其中，蒸汽锅炉107台，热水锅炉17台，详见图2。由此可以看出蒸汽锅炉的数量远远超出热水锅炉的数量，这也与蒸汽锅炉在使用中的数量占据绝大多数相符合。2.3停止运行锅炉缺陷类型分析工业锅炉缺陷分布规律主要按裂纹、起槽、过热、变形、泄漏、腐蚀、磨损、水垢共八大缺陷类型进行分析。124台停止运行的工业锅炉中因锅炉本体缺陷停止运行的为101台，总缺陷数为166台，其中存在裂纹缺陷 13台，占总缺陷数的 7.83%，占停止运行台数的10.48%；存在过热缺陷15台，占总缺陷数的9.04%，占停止运行台数的12.10%；存在变形缺陷 33 台，占总缺陷的 21.02%，占停止运行台数的26.61%；存 在 泄 漏 缺 陷 46 台，占 总 缺 陷 数 的27.71%，占停止运行台数的37.10%；存在腐蚀缺陷15 台，占 总 缺 陷 数 9.04%，占 停 止 运 行 台 数 的12.10%；存在磨损缺陷数 3台，占总缺陷数 1.81%，占停止运行台数的 2.42%；存在水垢缺陷数 41台，占总缺陷数24.70%，占停止运行台数的33.06%。详见图3，其中总缺陷数为锅炉八大缺陷统计之和。2.4停止运行锅炉缺陷所在部位分析锅炉本体缺陷在受压元件上分布情况，分布在锅筒40台，占总缺陷数166台的24.10%，占内检总数的0.57%；分布在封头、埋管、顶棚管、后棚管、人手孔圈、冲天管、下脚圈各 1台，占总缺陷数 166台的 0.60%，占内检总数的 0.01%；分布在管板 16台，占总缺陷数 166 台的 9.64%，占内检总数的0.23%；分 布 在 炉 胆 5 台，占 总 缺 陷 数 166 台 的3.01%，占内检总数的 0.07%；分布在水冷壁 41台，占 总 缺 陷 数 166 台 的 24.70%，占 内 检 总 数 的0.59%；分布在对流管束6台，占总缺陷数166台的3.61%，占内检总数的 0.09%；分布在集箱 15台，占总缺陷数166台的9.04%，占内检总数的0.22%；分布在水（汽）管 10 台，占总缺陷数 166 台的 6.02%，占内检总数的 0.14%；分布在烟管 33台，占总缺陷数 166 台的 19.88%，占内检总数的 0.47%；分布在拉撑件、省煤器、过热器各2台，占总缺陷数166台的1.20%，占内检总数的0.03%。详见图4。8 0006 0004 0002 0000数量/台全省内检台数6 963一一一一一一一一一一一一一一一一停止运行台数124全省内检台数停止运行台数一一一一一一一一图1停止运行锅炉数比率Fig.1Ratio of boilers out of operation图2停止运行锅炉类型数对比Fig.2Comparison of types of boilers out of operation150100500数量/台蒸汽锅炉107热水锅炉17图3停止运行锅炉缺陷类型比例Fig.3Proportion of defect types of boilers out of operation40.0030.0020.0010.000占比/%裂纹占总缺陷数比例占停止运行数比例起槽过热变形泄漏泄漏腐蚀 磨损水垢周波，等：工业锅炉内部检验缺陷分析研究43盐科学与化工第53卷第3期2024年3月2.5停止运行锅炉炉型分析单锅筒纵置式锅炉72台，占停止运行总台数的58.06%；单锅筒横置式锅炉4台，占停止运行总台数的3.23%；双锅筒纵置式11台，占停止运行总台数的8.87%；双锅筒横置式锅炉3台，占停止运行总台数的2.42%；立式水管式锅炉16台，占停止运行总台数12.90%；卧式内燃式锅炉 7 台，占停止运行总台数5.65%；立式火管式、强制循环式、快装纵置式锅炉2 台，占停止运行总台数 1.61%；有机热载体锅炉5台，占停止运行总台数4.03%。详见图5。2.6停止运行锅炉水处理方式分析（见图6）从图6可以看出这124台停止运行锅炉主要采用炉外水处理和锅内加药方式，分别占停止运行锅炉总台数的 33.06%和 64.52%，其中由锅炉本体缺陷停止运行的101台锅炉采用炉外水处理方式的有70台，采用锅内加药方式的有31台，炉外水处理方式出现问题的锅炉数量较多。3结论综上所述，因本体八大缺陷而停止运行的工业锅炉101台，因管理方面原因而停止运行的工业锅炉23台，总结如下。八大缺陷和非八大缺陷所占百分比可以看出，因八大缺陷原因停止运行的工业锅炉占比较高，在工业锅炉的检验过程中应为重中之重，非八大缺陷原因停止运行的工业锅炉占比也不低，所以在检验过程中也应重点检验。从蒸汽与热水锅炉台数对比可以看出，蒸汽锅炉在现代工业中应用较多。从停止运行锅炉缺陷所在部位和停止运行锅炉缺陷类型分析，工业锅炉在内部检验中发现缺陷以锅炉的锅筒、管板、炉胆、集箱、烟管、水冷壁、对流管束、拉撑件主要受压部件的裂纹、变形、泄漏、腐蚀、水垢等缺陷为主，耿亚鸽 3 也发现了类似的规律。从锅筒、集箱、烟管腐蚀、泄漏缺陷产生的原因分析：（1）锅炉内部腐蚀中，水侧的腐蚀主要是氧腐蚀，其腐蚀形态多以凹坑、斑点状出现，腐蚀物为鼓包状的凸起，其实质是电化学腐蚀。首先，锅炉给水主要采用含有大量溶解氧的软化水，使得含有大量溶解氧的补充水进入炉内；其次，自然循环锅炉由于水流速度低，不能将循环水中因加热析出的氧气及时带出锅外排走，而必然附着在金属壁上，形成氧腐蚀。烟侧腐蚀主要是由于炉膛内和烟道内存在较大量的二氧化硫、二氧化碳等气体，在一定条件下生成亚硫酸和碳酸，从而使金属构件受到腐蚀。锅炉燃煤是造成锅炉烟侧腐蚀的根本原因，炉膛内管受热面同时会受到高温或低温、空气、水蒸汽以及烟气的作用，表面较容易氧化。另外，停炉期间未做好保养，由于烟管等部件表面潮湿，外界空气进入，会引起金属表面大面积氧化腐蚀。（2）烟管泄漏缺陷产生的主要原因分析，烟管泄漏是工业锅炉较易发生的缺陷，在内部检验时打开烟箱发现烟管管端有结灰、结垢、渗水等泄漏现象。分析其主要原因可能是烟管和管板采用焊接，该处存在较大的焊接应力，通常在应力集中处腐蚀会更严重，由于介质对烟管的腐蚀和应力集中共同作用导致烟管穿孔泄漏。从管板裂纹泄漏缺陷产生的主要原因分析：由图4不同缺陷部位停止运行锅炉数量分布Fig.4Distribution of the number of boilers out of operation at differentdefect locations50403020100数量/台锅筒封头40116管板5炉胆41水冷壁6对流管束喉管集箱水（汽）管015101埋管烟管顶棚管133后棚管12 2 2拉撑件省煤器过热器0各种管座人手孔圈1冲天管10 10 0炉门圈下脚圈外置分离器铸铁炉片图5停止运行锅炉炉型分析Fig.5Analysis of boiler types out of operation806040200单锅筒纵置式72单锅筒横置式11双锅筒纵置式3双锅筒横置式162522立式水管式卧式内燃式立式火管式有机热载体强制循环式快装纵置式图6停止运行锅炉水处理方式分析Fig.6Analysis of water treatment methods for boilers out of operation8041炉外水处理锅内加药无水处理数量/台344周波，等：工业锅炉内部检验缺陷分析研究于烟气温度高，管端伸出管板表面部分过长，伸出部分直接与高温烟气接触，热负荷大，因结垢造成冷却条件差，长时间局部过热，材质劣化，将引起材料冲击韧性下降，容易发生管板脆性开裂，且造成泄漏。从烟管、水冷壁管、对流管束、炉胆变形缺陷产生的主要原因分析：（1）烟管变形的锅炉一般是水位控制不好的问题。烟管变形一般位于高温侧的上排，变形最严重的部位一般是在高温烟气的进口处，或有缺水现象，或水位控制装置失灵，造成锅炉反复多次缺水，烟管受高温烟气加热且得不到锅水的可靠冷却，管壁超温，产生过量的线膨胀，在两端管板的局限下，产生塑性变形。由司炉工操作不规范、使用单位管理制度不完善、管理不到位引起。王万义对一起事故的分析，也验证了类似的事故原因4。（2）由于水冷壁管、对流管束受高温辐射热，通常由于使用单位水处理水质不达标，造成水冷壁结有水垢或水循环故障，影响传热，使管壁温度升高，在高温条件下材质强度下降，引起水冷壁管、对流管束鼓包变形，甚至泄漏。缺水会导致管子弯曲变形。一是使用单位的锅炉操作人员和水处理操作管理人员操作不当，造成锅炉水质处理不合格和锅炉排污不科学、不到位，致使锅炉的烟管、锅筒及水冷壁管等主要受压元部件结大量水垢；二是没有做好科学的定期排污工作，加速了锅筒、烟管及水冷壁管等主要受压元部件上的水垢形成。锅炉严重缺水会使水循环破坏，管子得不到可靠冷却，金属过热，刚性降低，发生弯曲变形。从停止运行锅炉炉型分析，单锅筒纵置式锅炉、双锅筒纵置式锅炉、立式水管式锅炉占停止运行总数前列，在内部检验时对此炉型要认真对待。从停止运行锅炉水处理方式分析，目前锅炉水处理的主要方式是炉外水处理和锅内加药，炉外水处理在内检时要认真查看水处理设备，并且要根据水（介）分析报告进行综合研判。参考文献1钱公.锅炉定期检验规则 释义 M.天津：天津人民出版社，2015.2国家市场监督管理总局.锅炉安全技术规程：TSG 112020 S.北京：中国标准出版社，2020.3耿亚鸽.工业锅炉内部缺陷的分析 J.设备监理，2021，63（5）：58-64.4王万义.热水锅炉锅筒鼓包事故的原因分析和预防措施 J.海湖盐与化工，1999，28（1）：42.5李红春.循环流化床锅炉水冷壁磨损原因分析及防磨措施实施与应用 J.盐科学与化工，2023，52（6）：52-54.（编辑：丁捷）加卤注意事项：串联加卤；一次灌（加）一次排，不零加卤；加卤使用飘花卤，严禁加生卤。旺产高温季节结晶卤水深：灌池 0.250.30 m，结晶终止高于0.15 m，平均0.20 m以上。2.5整池防渗每年撤换一部分池板软烂、池埝坍塌严重的结晶池，新灌一部分修复、质量好结晶池，对撤换下结晶池的要求：池口认真加工，口门管闸配套；池埝宽、高、坡按工艺标准修复，夯填拍打，坚实平直，用优质砖或其他耐腐蚀材料护坡，并设置防渗布；修整泥池板严格遵守泡滩、除泥、晾池、压磙等操作要求，再灌池前达到硬、平、净。初灌池后在泥池板上制作厚度不低于0.07 m死碴盐池板4。2.6建立健全规章制度建立健全规章制度，并严格执行 结晶单元生产经营责任制、矿卤晒盐工艺技术操作规程、塑池管理百分考核法 等，将生产效益与员工个人利益相联系。塑池管理百分考核法 按月定量考核结晶单元，对塑池进行定人、定格、定标准管理，营造安全、文明作业环境。3结语受天气、原料矿卤供给、盐田设备及生产管理等综合影响，导致不同年份、不同结晶单元及生产实际与皿内试验间结晶单产差距大，因此加强塑池管理是提高结晶单产根本技术保证。参考文献1左秉坚，郭德恩.海盐工艺 M.北京：轻工业出版社，1989.2唐娜.海盐制盐工 M.北京：中国轻工业出版社，2007.3王绪前.原盐质量生产过程主要控制措施 J.盐业与化工，2016，45（12）：41-43.4王绪前.矿卤塑苫结晶咸水的利用 J.盐科学与化工.2019，48（1）：37-39.（编辑：郑丹妮）（上接第41页）45