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摘 要：锅炉是现今社会人类生产和生活以及各个行业不可或缺的热能动力设备，文章对锅炉运行中常见的爆管现象进行了分析，并提出相应的防治措施。
关键词：锅炉；爆管；措施
引言
在锅炉运行中管壁发生爆开破裂的现象称为锅炉爆管。之所以引发爆管事故，是由于多重原因造成的，对于结构设计而言，水冷壁所处的位置要承受火焰、烟气的高温辐射冲刷，管子长时间处于恶劣的外部环境下工作，它将吸收的热量传递给管内的水，如果这时水循环不良，或管内结垢、堵塞就会使热量传递不良，造成管壁温度过高，引发胀粗、鼓包形变，以至于爆管。
1 水冷壁爆管现象
当发生严重爆管时会有明显的爆破声，蒸汽从破裂处喷出使炉膛成正压，蒸汽烟气从炉门等处大量喷出。水位、气压和烟气温度明显下降，炉内火焰发暗，同时给水流量增加。
2 现象分析
2.1 管壁结垢
水的硬度是指水中含有Ca2+、Mg2+的浓度总和。锅炉监察规程对锅炉的用水硬度做出了要求≤0.03mmol/L。为防止结垢，锅炉在使用前需要对水质进行软化处理，水处理是一门综合技术，与离子交换技术、膜分离技术、除氧技术、锅内加药技术、停用保养技术等密切相关[1]，虽然经过采取各种措施，但是水中依旧会残存微量的HCO3-。因为HCO3-会在水中发生离解，如下：
HCO3-←→H++CO32- （1）
虽然（1）发生的很微弱，但由于有（2）、（3）反应的作用，生成了难溶的CaCO3、MgCO3沉淀，即水垢，促进了（1）的反应向正向进行，离解得到加强。
Ca2++CO32-→CaCO3↓ （2）
Mg2++CO32-→MgCO3↓ （3）
由于提高温度可促进（1）反应的正向进行，使水中的HCO3-加速离解，而生产运行时锅炉管路中的水温上升，不可避免的加速了（1）的反应，使得CO32-的浓度增加，CO32-与Ca2+、Mg2+离子的结合便产生了难溶物，附着在管壁上，日积月累便形成了结垢。
例如当锅炉内结有3mm的水垢时，钢材温度会由280℃上升到580℃，而抗拉强度则由400MPa下降到100MPa，锅炉受压元件就会在内力作用下发生过热鼓包、变形[2]，同时由于积垢减小了流通截面积，无形中增加了水在的管内流通阻力，降低了水的循环流量，使得管壁热量大量蓄积，引发事故。结垢还会造成燃料的浪费。当受热面内壁粘结1mm水垢，就要多消耗燃料约4%；粘结3mm水垢，多消耗燃料6～10%[2]。（见图1）
对于受热辐射时的水冷壁温度成梯度分布，管壁温度会高于管内温度，当管壁温度达到了饱和温度时，管内水的温度没达到饱和温度，当两者温度达到一定的差值时，管子内壁会形成气泡，并汽化，气泡与低温水相遇会冷凝消失，这种现象叫做过冷沸腾。如果水循环偏低，过冷沸腾很容易发生在温度较高的水冷壁。这会浓缩水中的盐类物质集结在管子内壁，加剧了水垢的生成，造成恶性循环。
2.2 管体超温过热
锅炉运行时管壁平均温度超过设计许用温度叫做超温过热。它会减少锅炉的运行寿命，并对超温过热部件造成损坏。对于事故发生的原因分析，应判定是长时间还是短时间引发的爆管。
长期超温爆管的主要特征为，爆管处爆口相对小，爆口边缘形态钝粗，伴随有鼓包，内外壁有多条纵向裂纹，管外壁存在较厚的氧化皮。显微镜下观察结构组织，会发现珠光体石墨化，有时向晶界偏聚，合金元素由固溶体向碳化物转移，在晶界处萌生蠕变孔洞，这会使材料韧性及塑性的能力降低。（见图2）
短期超温爆管是由于锅炉管道内部堵塞、缺水、水循环破坏或膜态沸腾等原因，它的主要特征是管子爆裂处厚度较薄，呈现如刀锋般锐利喇叭状边缘，爆管处管径变粗，金相组织变为淬硬组织和铁素体，硬度相对于自身其他部分较高。（见图3）
2.3 钢材本身缺陷
由于锅炉制造时对半成本检查不足，将一些存在安全隐患的管子（如划痕、缺口）用于水冷壁材料，致使长期受压运行时应力集中引发爆管。检查此类爆管，会在相应位置发现钢材存在的缺陷，一般破损位置会生成氧化层，管径变化较小，且爆管处管壁边较钝。
2.4 直供
对于热水锅炉而言，有些企业会将锅炉水直接用于供暖，这使得系统管道与锅炉所处在统一回路系统中，锅炉又在最低点，系统水的回流造成了整个循环中的泥土、沙石、铁锈、污垢等杂质流向锅炉。沉积在锅筒和集箱的污垢很容易堵塞水冷壁，对水循环造成影响，从而对锅炉安全造成隐患。
3 防治措施
（1）禁止将井水和自来水作为锅炉供水，对锅炉水质严格管理，配备软化水处理设备，达到标准要求，即：GB/T 1576-2008《工业锅炉水质》标准。
（2）系统投入运行前，彻底对系统进行清洗。可用循环泵或补水泵将水送入采暖系统，回水直接排入下水道，主要清洗系统中积存的铁锈、泥沙、油污等。停炉维护时，打开锅炉，可在锅筒下部、集箱底部发现沉积的黑红色松散状的二次垢，也能看到片状水渣粘附在锅筒、前管板、水冷壁、烟管及集箱内壁上，这些水渣应彻底清除。
（3）定期对管网系统进行检修及维护保养，防止管道滴水泄露等情况发生，以减少锅炉的补水。因为水处理设备的裕量是有限的，当系统跑水严重时，水来不及处理便补到系统中，这也是生成二次垢的一个因素。
（4）认真做好排污工作。常用的排污方法，循环泵停运2小时后，待水中杂质沉淀后打开排污阀见到清水为止。然而此种排污方法效果有限，因为设置在锅筒及下集箱的排污管无法将远处的沉淀物排放干净。如果采用正常运行时排污则因水速过高杂质将无法沉淀，其效果也不会好。因此热水锅炉排污的作用是有限的。
（5）控制炉膛温度，避免长时间超温运行，并加强定期检验，有无磨损、腐蚀、损伤、鼓包、变形、氧化及表面裂纹等情况，如有宏观裂纹应及时更换。
参考文献
[1]魏刚，熊蓉春.热水锅炉防腐阻垢技术[M].北京：化学工业出版社，2003.
[2]童有武，张孝勇.锅炉安装调试维护实用手册[M].北京：地震出版社，1999.