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高压干熄焦锅炉爆管处理方法

宁钢干熄焦属于次高压锅炉，运行过程中出现锅炉管爆裂泄漏；本文主要对生产运行中出现锅炉爆管事故的处理方法、焊接堵头制定进行介绍。
宁钢255孔6m焦炉所配套的干熄焦装置规模为制定能力140t/h，额定生产蒸汽为80.5t/h，压力为9.5MPa，蒸汽温度540℃，按照压力凹凸分类属于次高压锅炉〔5.4～9.8MPa,540℃〕。
事故状况及方案选定
2021年7月，该干熄焦二次过热器过热蛇形管(￠45*4.5，材质)发生爆管事故，抢修预案启动，处理方案有两个：一是搭桥，马上过热蛇形管爆裂处切除600mm,然后搭接焊接一节新管；二是在对漏管采纳堵管方式处理，堵管部位为爆裂舌形管管对应进、出口集箱〔21920mm〕的管连接孔内，用作专门的堵头焊接封堵。关于采用哪个方案最有效，抢修应急小组依据宝钢一、二、三期干熄焦锅炉爆管处理的经验和统计数据进行了比较分析比较。
宝钢目前干熄焦制定能力75t/h,压力为4.5PMa,蒸汽温度450℃，属于中压锅炉〔3.8～5.4MPa,450℃〕，最初爆管处理均采纳搭桥和封堵两种方案，但搭桥管道在使用一年左右，普遍存在一个现象，那就是在在距搭 桥焊缝大约100mm处原管道方向产生爆裂，而新连接的600mm管没有问题；取样进行金相分析说明，原管道材质及内壁腐蚀严重，导致材质强度下降。而采纳在集箱封堵方法，该处均未出现泄漏，保证了干熄焦锅炉的运行稳定，到干熄焦锅炉大修时进行整体改换时，对封堵焊接处取样进行金相分析，无论集箱内有腐蚀，但在相同压力下集箱的壁厚远大于蛇形管壁厚，堵头焊缝整体强度能满足温度和压力要求。结合宝钢的经验，以及宁钢的干熄焦锅里压力及制定温度高于宝钢的状况，决定使用集管封堵方案。
具体实施
2.1. 堵头结构制定
集箱的规格为21920mm，集箱接管管孔内径为36，是 制定压力9.5MPa,因公称压力小于42MPa,堵头的计算厚度可以参照GB50316 的受内压平盖公式6.5.2-1来计算。
堵头计算厚度 tp=K1*〔D1 +2C〕*〔Pc/ бt*)〕1/2
D1:堵塞孔内径,单位mm；
K1:与平盖有关的结构特征系数，依据GB50316查询取0.4；
C:厚度附加量之和，单位mm；依据材料腐蚀状况及负偏差，取1
бt：制定温度下，堵头材料的许用应力，Mpa；查询GB150材料12Cr1MoV，540℃，取许用应力59MPa；
Pc:制定压力，本锅炉为9.5MPa；
：与平盖结构有关的系数，按照GB50316查询取1.05；
经计算堵头计算厚度 tp =5.9523mm；
依据GB50316公式6.5.2-2，堵头制定厚度tpd = tp+C=5.9523+1=6.5923mm；也就是堵头满足使用的最小厚度；
依据计算数据，以及集箱壁厚，选择板厚为19mm，焊缝间隙2mm，坡口40度，堵头内壁按照集箱内径￠179机工出相贯线凹面。

依据母材化学成份、焊接性能、厚度、焊接接头的拘束程度、焊接方法、焊接综合环境的合计预热。 集箱和堵头的材质为12Cr1MoV，其属珠光体耐热钢，焊接前对焊件进行预热；本次抢修因现场位置及环境条件所限，所以采纳氧气乙炔火焰预热，用烤枪将封堵口中心200mm范围内缓慢加热至250-350℃，用红外线测温仪进行检测。
焊接采纳全氩弧焊，焊丝采纳H08CrMoVA,直径2mm，焊接电流120A；氩气流量为10-15L/min；焊接时控制线能量400J/mm；;层间温度小于300℃。焊接前用内圆磨光机将集管堵头口打磨直至露出金属光泽，保证无油油渍、铁锈、水分、氧化物等。
焊接完成后，采纳火焰高温加热回火，回火温度为700-750℃，回火范围为堵口中心200mm范围内，检测仪器采纳红外线测温仪。温度缓慢加热到制定温度后，马上采纳陶瓷纤维保温材料将焊缝和近焊缝区域1米范围内覆盖保温，保温厚度200mm，使焊缝缓慢冷却至室温。焊缝检测采纳作色探伤和超声波探伤。
探伤合格后用系统锅炉给水泵逐步加压，试验压力为工作压力10MPa，试验介质为软水，试验前将集箱表面擦干，以方便漏点检查。具体操作按《锅炉系统水压试验方案》执行。先升压至1MPA保压，对焊接修复部位进行检查，并进入锅炉内部再次检查，确认是否还有泄漏点。检查完成后如果发现泄漏，按前述方案持续处理，如果没有泄漏，则升压持续进行试验，直到升至10MPa工作压力保压30分钟，观察压降状况。如果压降太快，则泄压到10kgf/cm2保压，持续查找漏点并处理，直到全部漏点处理完成，确认无泄漏后封闭所有人孔门。
该堵漏区投入运行后近两年，漏点无次泄露。2021年5月CDQ锅炉省煤器管道也损坏的现象，材质20G，也采纳堵管方案，运行堵漏区及四周无泄漏。
3.1.干熄焦锅炉爆管处理方法，从处理效果来看，集箱堵头塞堵的方法操作方便，效果优良，能较好的保证生产运行；省煤器管道损坏、蒸发区管损坏、过热器的爆管应急抢修时均可使用该方法。
3.2.堵管方法属于损失受热面的方法，所以当省煤器泄漏根数超过20%时，会影响排烟温度及给水温度，使锅炉的正常操作参数偏移，这时应停炉整体改换。蒸发区堵管，对翅片蒸发区而言，假设破损仅有一根〔一排〕管或二根〔二排〕管，采纳堵管方法，但要注意堵管必须准确无误，假设受热面破损三排以上，需要全部或局部改换受热面；对光管受热面而言，破损三排以下，采纳进出口堵管处理，三排以上必须停炉全部改换。过热器采纳堵管法时，只同意一排管束。假设有二排管束连续爆管，应停炉大修改换管束。