叠塑篓且．
锅炉面式减温器裂纹原因分析
张素巧
(中国化工沧州大化集团，河北沧州061000)
睛要1主要对面式减温器裂纹原因进行分析及预防措施
暖蓦萄b 鄙面式减温器；裂纹；原因；预防
2004年10月，C 炉在升压过程中，面式减温器出现局部蒸汽泄
漏，经过检查确认面式减温器蒸汽出口管座出现不同程度的裂纹缺陷，影响锅炉安全运行被迫停炉处理。关于裂纹性质，形成原因及预防措
施，进行简单介绍。
1简介
TD I 公司水汽车间三台锅炉的型号为T G 一35／382一M 12，由唐山锅炉厂生产。正常运转时为二开一备，满足工艺生产的3．82M pa 的蒸f , -％, TeT 艺各用户的0．4M pa 蒸汽。
减温器的功能是调节蒸汽温度，由于过热器管内是高温蒸汽，其
传热性能差，而管外又是高温烟气因而过热器管壁温度比较高。这就
要求采用耐温性能较好的优质合金钢的管材。运行中如果壁温长觏超过
钢材的极限耐温温度，将会造成管子变形以致爆破损坏。因此为了保证
过热器的安全运行，除了从结构，布置已经正确的选用钢材外，还需装设气温调节设备，采取调节措施，以保证气温在规定的范围之内。本炉
蒸汽温度调节采用螺旋管式表面式减温器，位于高温段与低温段过热器中间，用通过进入省煤器的锅炉绐水的—部分作为冷却水的多少来控制
蒸汽温度，这种表面式减温器实际就是一个热交换器。在圆柱的筒体
内，装有螺旋管。管外为来自低温段i 受热器的蒸汽，管内通入冷却水。
改变冷却Z kl r ，既可调节整齐的温度，当气温高时加大冷却水量。气温
低时，则减少冷却水量。过热器的设计调温幅度为27℃，焓值将为
1
5．4kcal ／kg 。蒸汽中蒸汽流程图：
锅筒—卅页棚管—_+低温段过热器——表面式减温器—一高温段过熟器—_蔓煞器出口集箱
2裂纹外观检查
1) 裂纹数量：12条裂纹。
2) 裂纹外观：a 裂纹为纵向，裂纹与焊缝相交。b-为单一裂纹，裂
纹没有分又。e 最长裂纹达1O O m m 左右，其中简体上的最长裂纹达到60—80m m ：共有两条最长裂纹i 最短有10一20m m 。e ．面式减温器为
东西方向布置，出现裂纹的管座全部集中在设备西侧，东侧无裂纹，打
压试漏东侧无渗漏。
3裂纹性质
3．1锅炉受压元件产生的裂纹有如下几种
1) 机械应力作用下产生的裂纹。锅炉某一元件的板边部分和堆焊过高焊缝，运行时应力集中可能超过金属的屈服点而产生裂纹，由机械应力产生的裂纹，其特征是裂纹比较长。2) 热应力作用下产生的裂纹。
金属在高温下过热会产生的裂纹，这是往往会引起金属的组织的变亿
有时金属温度不太高，在长期反复变化的情况下，也会产生热疲劳裂纹，熟疲劳裂纹的的特征是裂纹比较短而细，数量较多3) 柯性脆化裂纹。也叫晶间腐蚀裂纹，是一种沿金属结晶晶粒边缘开裂的现象。因为
裂纹由内向外发展，在初期很难察觉，当能检查出裂纹时，已经是后期了，已经到了危险程度。因此柯性脆化裂纹外观不易发现。
32裂纹．j 生质
此次面式减温器出现裂纹除去最长的两条裂纹外，大部分裂纹都
为短而细的裂纹，可排除机械应力下产生的裂纹。再用气刨处理裂纹时，除了—部分裂纹裂透，其余裂纹都没有裂透从而排除是柯性脆化裂纹。由于面式减温器工作温度在200—300度左右，温度不稳定，长期
反复变化。从使用情况还是裂纹外班特征，都可以判断面式减温器出现
的裂纹为热疲劳裂纹。
146丽弭丽
4裂纹形成原因
金属材料在反复在交变载荷作用下的破坏称之为疲劳。疲劳破坏从高应力区域开始，而压力容器的接管，焊逢，开孔，转角，钢板或焊
缝的缺陷以及支承部委等所产生的局部峰值应力，往往比容器设计应力
达好几倍，由于反复应力的作用，当受力最大的晶粒中应力超过屈服极
限时，晶粒产生塑性变形，并逐渐龙展成为微小裂纹，接着，裂纹两端在交变应力的作用下不断扩展，最后导致压力容器泄漏或破裂。因次疲劳破坏实质上是由于裂纹形成与扩展而造成的破坏。
面式减温器设备简体壁厚为20m m ，管座壁厚为3．5m m ，壁厚相
差比较大，管座焊缝处为设备高应力集中区域。面式减温器作用就是调
节温度，因j 蛾经常变化。但锅炉负荷波动频繁时，面式减温器温度
变化频繁，温差较大时，作用在面式减温器的热应力就会反复变化。最
终设备损坏就会表现在应力集中区域～面式减温器管座焊缝。
5预防措施
压力容器出现裂纹，直接危及着设备和人员的安全，是严重的设备损坏事故。因此避免出现设备缺陷，保护设备是每个设备管理人员常抓不懈的工作，
5．1不断提高操作水平。科学操作
据统计，压力容器出现事故70％都是由于热应力作用下疲劳破坏引起的。而热应力属于二次应力，流体温度快速改变是产生二次应力一个很主要的原因，因此尽可能的减少锅炉温差变化，和短时间的温差变
化时间是保护锅炉的根本措施，主要表现在以下几方面：
1) 调整风道中两侧的烟温。如果两侧烟温不一致和烟温反复变化，
势必会造成i 蔓熟器管系受热不均匀，过热器管系热膨胀不一致，应力集
中作用在面式减温器管座焊缝处。
2) 调整和观测面式减温器冷却水左右温度。如果面式减温器两侧给水流量不一致，就会造成面式减温器蒸汽温度差别较大，温差应力不一致。
3) 规范和优化操作。a 冷态起炉时间，上水时间，应按规范操作
要求的时间操作，尤其在冬季时，注意锅炉冷态启动的时间。b 当外界
负荷变化较大时，蒸汽温度偏高时，不应调节面式减温器给水旁路阀
门，采取强制降温办法，应当调整锅炉运行应对外界的燹化。
4) 停炉时，锅炉检修工作要彻底，尽可能的减少无谓和人为的停
炉，减少锅炉的开停车的次数，也能延长锅炉使用寿命。
5) 面式减温器每年都要进行打压工作，检查管程内漏情况，避免
出现管程泄漏。
52适当增大面式减温器管座壁厚，减小筒体与管座的壁厚差增大接管厚度也可使最大应力相应减小。在当年大修中更换了一
台我单位自行制造的面式减温器筒体，其中把原管座(谚38’3．5) 作了
改型，已经使用了2年，没有出现1壬何问题。
作者简介：张素巧，1995年毕业于原化工部北京化工学校，中国
化工集团沦州大化助理工程师
}参考资糊
f l 】实用锅炉手册．化工出版社出版
f 2J 工业锅炉维修业改j 蚩l 司答．机扫盘工业出版社出版．
叠塑篓且．
锅炉面式减温器裂纹原因分析
张素巧
(中国化工沧州大化集团，河北沧州061000)
睛要1主要对面式减温器裂纹原因进行分析及预防措施
暖蓦萄b 鄙面式减温器；裂纹；原因；预防
2004年10月，C 炉在升压过程中，面式减温器出现局部蒸汽泄
漏，经过检查确认面式减温器蒸汽出口管座出现不同程度的裂纹缺陷，影响锅炉安全运行被迫停炉处理。关于裂纹性质，形成原因及预防措
施，进行简单介绍。
1简介
TD I 公司水汽车间三台锅炉的型号为T G 一35／382一M 12，由唐山锅炉厂生产。正常运转时为二开一备，满足工艺生产的3．82M pa 的蒸f , -％, TeT 艺各用户的0．4M pa 蒸汽。
减温器的功能是调节蒸汽温度，由于过热器管内是高温蒸汽，其
传热性能差，而管外又是高温烟气因而过热器管壁温度比较高。这就
要求采用耐温性能较好的优质合金钢的管材。运行中如果壁温长觏超过
钢材的极限耐温温度，将会造成管子变形以致爆破损坏。因此为了保证
过热器的安全运行，除了从结构，布置已经正确的选用钢材外，还需装设气温调节设备，采取调节措施，以保证气温在规定的范围之内。本炉
蒸汽温度调节采用螺旋管式表面式减温器，位于高温段与低温段过热器中间，用通过进入省煤器的锅炉绐水的—部分作为冷却水的多少来控制
蒸汽温度，这种表面式减温器实际就是一个热交换器。在圆柱的筒体
内，装有螺旋管。管外为来自低温段i 受热器的蒸汽，管内通入冷却水。
改变冷却Z kl r ，既可调节整齐的温度，当气温高时加大冷却水量。气温
低时，则减少冷却水量。过热器的设计调温幅度为27℃，焓值将为
1
5．4kcal ／kg 。蒸汽中蒸汽流程图：
锅筒—卅页棚管—_+低温段过热器——表面式减温器—一高温段过熟器—_蔓煞器出口集箱
2裂纹外观检查
1) 裂纹数量：12条裂纹。
2) 裂纹外观：a 裂纹为纵向，裂纹与焊缝相交。b-为单一裂纹，裂
纹没有分又。e 最长裂纹达1O O m m 左右，其中简体上的最长裂纹达到60—80m m ：共有两条最长裂纹i 最短有10一20m m 。e ．面式减温器为
东西方向布置，出现裂纹的管座全部集中在设备西侧，东侧无裂纹，打
压试漏东侧无渗漏。
3裂纹性质
3．1锅炉受压元件产生的裂纹有如下几种
1) 机械应力作用下产生的裂纹。锅炉某一元件的板边部分和堆焊过高焊缝，运行时应力集中可能超过金属的屈服点而产生裂纹，由机械应力产生的裂纹，其特征是裂纹比较长。2) 热应力作用下产生的裂纹。
金属在高温下过热会产生的裂纹，这是往往会引起金属的组织的变亿
有时金属温度不太高，在长期反复变化的情况下，也会产生热疲劳裂纹，熟疲劳裂纹的的特征是裂纹比较短而细，数量较多3) 柯性脆化裂纹。也叫晶间腐蚀裂纹，是一种沿金属结晶晶粒边缘开裂的现象。因为
裂纹由内向外发展，在初期很难察觉，当能检查出裂纹时，已经是后期了，已经到了危险程度。因此柯性脆化裂纹外观不易发现。
32裂纹．j 生质
此次面式减温器出现裂纹除去最长的两条裂纹外，大部分裂纹都
为短而细的裂纹，可排除机械应力下产生的裂纹。再用气刨处理裂纹时，除了—部分裂纹裂透，其余裂纹都没有裂透从而排除是柯性脆化裂纹。由于面式减温器工作温度在200—300度左右，温度不稳定，长期
反复变化。从使用情况还是裂纹外班特征，都可以判断面式减温器出现
的裂纹为热疲劳裂纹。
146丽弭丽
4裂纹形成原因
金属材料在反复在交变载荷作用下的破坏称之为疲劳。疲劳破坏从高应力区域开始，而压力容器的接管，焊逢，开孔，转角，钢板或焊
缝的缺陷以及支承部委等所产生的局部峰值应力，往往比容器设计应力
达好几倍，由于反复应力的作用，当受力最大的晶粒中应力超过屈服极
限时，晶粒产生塑性变形，并逐渐龙展成为微小裂纹，接着，裂纹两端在交变应力的作用下不断扩展，最后导致压力容器泄漏或破裂。因次疲劳破坏实质上是由于裂纹形成与扩展而造成的破坏。
面式减温器设备简体壁厚为20m m ，管座壁厚为3．5m m ，壁厚相
差比较大，管座焊缝处为设备高应力集中区域。面式减温器作用就是调
节温度，因j 蛾经常变化。但锅炉负荷波动频繁时，面式减温器温度
变化频繁，温差较大时，作用在面式减温器的热应力就会反复变化。最
终设备损坏就会表现在应力集中区域～面式减温器管座焊缝。
5预防措施
压力容器出现裂纹，直接危及着设备和人员的安全，是严重的设备损坏事故。因此避免出现设备缺陷，保护设备是每个设备管理人员常抓不懈的工作，
5．1不断提高操作水平。科学操作
据统计，压力容器出现事故70％都是由于热应力作用下疲劳破坏引起的。而热应力属于二次应力，流体温度快速改变是产生二次应力一个很主要的原因，因此尽可能的减少锅炉温差变化，和短时间的温差变
化时间是保护锅炉的根本措施，主要表现在以下几方面：
1) 调整风道中两侧的烟温。如果两侧烟温不一致和烟温反复变化，
势必会造成i 蔓熟器管系受热不均匀，过热器管系热膨胀不一致，应力集
中作用在面式减温器管座焊缝处。
2) 调整和观测面式减温器冷却水左右温度。如果面式减温器两侧给水流量不一致，就会造成面式减温器蒸汽温度差别较大，温差应力不一致。
3) 规范和优化操作。a 冷态起炉时间，上水时间，应按规范操作
要求的时间操作，尤其在冬季时，注意锅炉冷态启动的时间。b 当外界
负荷变化较大时，蒸汽温度偏高时，不应调节面式减温器给水旁路阀
门，采取强制降温办法，应当调整锅炉运行应对外界的燹化。
4) 停炉时，锅炉检修工作要彻底，尽可能的减少无谓和人为的停
炉，减少锅炉的开停车的次数，也能延长锅炉使用寿命。
5) 面式减温器每年都要进行打压工作，检查管程内漏情况，避免
出现管程泄漏。
52适当增大面式减温器管座壁厚，减小筒体与管座的壁厚差增大接管厚度也可使最大应力相应减小。在当年大修中更换了一
台我单位自行制造的面式减温器筒体，其中把原管座(谚38’3．5) 作了
改型，已经使用了2年，没有出现1壬何问题。
作者简介：张素巧，1995年毕业于原化工部北京化工学校，中国
化工集团沦州大化助理工程师
}参考资糊
f l 】实用锅炉手册．化工出版社出版
f 2J 工业锅炉维修业改j 蚩l 司答．机扫盘工业出版社出版．