內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)在用鍋爐有近千臺，其中絕大部分系上世紀80年代末、90年代初生產(chǎn)的快裝鍋爐。快裝鍋爐的高溫端管板在運行中容易產(chǎn)生裂紋 1996~2005年林區(qū)共發(fā)生后管板開裂事故90余起。隨著林區(qū)鍋爐的老齡化，今后還會有更多的鍋爐后管板產(chǎn)生裂紋。本文對后管板裂紋產(chǎn)生的原因、性質(zhì)進行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

　　1.后煙室中管板與煙管的工作環(huán)境

　　后煙室管板上管孔處的溫度最高，高溫?zé)煔饨?jīng)后煙從后管板進入煙管。一方面管板承受高溫輻射，另一方面，煙氣以一定流速進入煙管后，煙管入口存在“進口效應(yīng)”。在入口處由于氣體受到很大擾動，幾乎不存在熱邊界層，其局部換熱很強，熱負荷最大，同時煙管和管板之間有較大的熱阻，導(dǎo)致管板上煙管入口處溫度非常高。所以，鍋爐后煙室中管板與煙管所處的工作環(huán)境是十分惡劣的。如因設(shè)計、改造、使用管理不當(dāng)很容易造成管板開裂事故。

　　2.后管板裂紋產(chǎn)生的原因

　　(1)后管板溫度差大。后管板入口煙溫高，熱負荷最大，而爐水溫度低，在管板內(nèi)外側(cè)形成很大的溫差，使管板內(nèi)外側(cè)、管與板結(jié)合面的各個方向產(chǎn)生很大的不均勻熱應(yīng)力，這樣就加速了管板的疲勞損傷。

　　由于鍋爐運行時后管板煙管入口處存在“進口效應(yīng)”，使管孔處管板及角焊縫的實際熱負荷遠比整個管板其他部位的熱負荷要大的多，這樣就引起管板上不同部位受熱、受力的不均勻性，誘發(fā)了管孔周圍以及管板之間的裂紋缺陷的產(chǎn)生。

　　 (2)由于鍋內(nèi)后管板靠近管板區(qū)域水循環(huán)不良，而此處煙溫高，熱負荷大，導(dǎo)致管板內(nèi)部局部爐水產(chǎn)生汽化，形成過冷沸騰，使管板局部過熱而失效。

　　 (3)補水方式不正確。目前蒸汽爐改熱水爐后，常用的補水辦法是，將進水管(即回水管)的鍋內(nèi)分水管直接向后管板沖擊方式和將進水管改為從兩側(cè)集箱后部進水方式。前一種在爐內(nèi)形成自然循環(huán)，后一種屬爐內(nèi)強制循環(huán)。在這兩種補水方式中靠近后管板部位水流速都極低，后管板的水工況差，造成了后管板部位的鍋水都基本處于停滯狀態(tài)。這兩種方式在鍋爐滿負荷運行時，都需要補充相當(dāng)數(shù)量的冷水沖向后管板由于冷熱溫差過大，熱應(yīng)力增加很容易引起后管板內(nèi)外溫區(qū)的煙管焊縫及孔橋裂紋的生成和擴展。

　　(4)管板上的管孔與管子之間存在間隙，易使管板產(chǎn)生疲勞裂紋。煙管與管板的連接，無論采用焊接或是用脹接，管壁與管孔間都存在一定的間隙。間隙中的水不可能有良好的水循環(huán)，因此產(chǎn)生的蒸汽熱起初會停留在間隙內(nèi)，當(dāng)繼續(xù)加熱壓力升高，蒸汽沖出間隙，這時水又進入間隙。這樣間隙兩壁就經(jīng)受了一次急劇的冷熱交變過程。這種過程反復(fù)不斷，就形成熱交變應(yīng)力，最后導(dǎo)致管板的熱疲勞裂紋。

　　 (5)修理工藝不正確。如果鍋爐更換煙管時煙管與管板之間未進行預(yù)脹消除間隙，或在部分焊口或脹口開裂后，補焊時未進行熱處理，焊接殘余應(yīng)力較大，也容易導(dǎo)致管板疲勞裂紋。

　　(6)苛性脆化引起后管板開裂。由于鍋爐未進行水處理，一些單位除垢時采用堿性除垢劑煮爐，加藥量嚴重超標(biāo)且時間長，除垢劑主要成分是NaOH及Na3PO4，致使?fàn)t水中氫氧化物濃度在10以上，造成爐水堿度過高。

　　 (7)水處理不好，結(jié)垢嚴重。這導(dǎo)致了管板和煙管外壁溫度升高。定期檢驗中發(fā)現(xiàn)，發(fā)生管板裂紋的熱水鍋爐，都無水處理設(shè)備．或者水處理設(shè)備形同虛設(shè)水質(zhì)達不到要求。另外，鍋爐不進行排污，循環(huán)水中含有大量的鐵離子，導(dǎo)致了垢下酸性腐蝕。

　　(8)改變了燃燒方式。為了提高出力，增大鼓風(fēng)，使鍋爐正壓燃燒，爐膛溫度增高，也使管板及煙管進口處的溫度劇增，在高溫下，管孔的彈性變形、管端的永久變形遭到破壞，就會發(fā)生開裂。在熱負荷高峰期，采取在左右撥火門或觀察孔頻繁添加燃料來調(diào)整爐膛燃燒。造成管板、煙管的冷熱劇變，在熱交變應(yīng)力的作用下導(dǎo)致管板開裂。

　　 (9)間歇供熱、開停循環(huán)泵頻繁、系統(tǒng)大量失水及補入低溫的補給水，使系統(tǒng)中較低溫度的循環(huán)水直接沖刷到后管板，產(chǎn)生較大的交變應(yīng)力而導(dǎo)致失效。

　　3.避免后管板開裂的措施

　　為了防止后管板裂紋的發(fā)生，可采取以下措施

　　(1)改進熱水鍋爐后補水工藝。方法一：采用給水分配器，在分配器上均勻開孔，使冷水進入鍋筒后均勻分布，避免直接沖刷后管板。方法二：在后管板中心線附近設(shè)一組吸水管，和后集箱在一起．通過后棚管使后管板區(qū)域形成單獨的水循環(huán)。這兩種方法均能改善鍋筒后部的水工況，防止了“死水區(qū)”的形成，使后管板高溫部位得到可靠的冷卻。

　　 (2)鍋爐修理改造時，應(yīng)制定修復(fù)方案并經(jīng)鍋爐壓力容器安全監(jiān)察部門審查：煙管與管板連接處開U形坡口，并嚴格控制煙管伸出后管板高溫區(qū)的長度焊后將焊縫修磨圓滑；應(yīng)采取先脹接、消除間隙后再進行焊接的修理工藝。

　　(3)杜絕正壓燃燒以及在兩側(cè)撥火孔和觀察孔添加燃料的操作方式。

　　(4)加強鍋爐運行期間的水質(zhì)管理工作，并使鍋水維持一定的相對堿度防止苛性脆化。

　　 (5)采用“管板保溫”的技術(shù)措施．在高溫后管板煙側(cè)加隔熱層并在煙管端部加裝防熱套管，可以解決管板上管孔處熱負荷過大的問題。

　　(6)減少啟停次數(shù)，鍋爐升溫和停爐降溫應(yīng)緩慢進行。鍋爐啟動時，應(yīng)先開啟循環(huán)泵，等供熱系統(tǒng)循環(huán)后，才能啟動鍋爐；停爐時不能立即停循環(huán)泵，要有緩冷措施。

　　 (7)加強鍋爐投運初期的排污量，降低鐵的腐蝕產(chǎn)物。