寧鋼干熄焦屬于次高壓鍋爐，運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)鍋爐管爆裂泄漏；本文主要對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)鍋爐爆管事故的處理方法、焊接堵頭設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。
    寧鋼2×55孔6m焦?fàn)t所配套的干熄焦裝置規(guī)模為設(shè)計(jì)能力140t/h，額定生產(chǎn)蒸汽為80.5t/h，壓力為9.5MPa，蒸汽溫度540℃，按照壓力高低分類屬于次高壓鍋爐（5.4～9.8MPa,540℃）。
    事故情況及方案選定
    2012年7月，該干熄焦二次過(guò)熱器過(guò)熱蛇形管(￠45*4.5，材質(zhì))發(fā)生爆管事故，搶修預(yù)案啟動(dòng)，處理方案有兩個(gè)：一是搭橋，即將過(guò)熱蛇形管爆裂處切除600mm,然后搭接焊接一節(jié)新管；二是在對(duì)漏管采用堵管方式處理，堵管部位為爆裂舌形管管對(duì)應(yīng)進(jìn)、出口集箱（φ219×20mm）的管連接孔內(nèi)，用作專門(mén)的堵頭焊接封堵。對(duì)于采取哪個(gè)方案最有效，搶修應(yīng)急小組根據(jù)寶鋼一、二、三期干熄焦鍋爐爆管處理的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析比較。
    寶鋼目前干熄焦設(shè)計(jì)能力75t/h,壓力為4.5PMa,蒸汽溫度450℃，屬于中壓鍋爐（3.8～5.4MPa,450℃），最初爆管處理均采用搭橋和封堵兩種方案，但搭橋管道在使用一年左右，普遍存在一個(gè)現(xiàn)象，那就是在在距搭   橋焊縫大約100mm處原管道方向產(chǎn)生爆裂，而新連接的600mm管沒(méi)有問(wèn)題；取樣進(jìn)行金相分析表明，原管道材質(zhì)及內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致材質(zhì)強(qiáng)度下降。而采用在集箱封堵方法，該處均未出現(xiàn)泄漏，保證了干熄焦鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定，到干熄焦鍋爐大修時(shí)進(jìn)行整體更換時(shí)，對(duì)封堵焊接處取樣進(jìn)行金相分析，盡管集箱內(nèi)有腐蝕，但在相同壓力下集箱的壁厚遠(yuǎn)大于蛇形管壁厚，堵頭焊縫整體強(qiáng)度能滿足溫度和壓力要求。結(jié)合寶鋼的經(jīng)驗(yàn)，以及寧鋼的干熄焦鍋里壓力及設(shè)計(jì)溫度高于寶鋼的情況，決定使用集管封堵方案。
    具體實(shí)施
    2.1. 堵頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    集箱的規(guī)格為φ219×20mm，集箱接管管孔內(nèi)徑為φ36，是 設(shè)計(jì)壓力9.5MPa,因公稱壓力小于42MPa,堵頭的計(jì)算厚度可以參照GB50316 的受內(nèi)壓平蓋公式6.5.2-1來(lái)計(jì)算。
    堵頭計(jì)算厚度  t_p=K₁*（D₁ +2C）*〔P_c/( б_t*η)〕^1/2
    D₁:堵塞孔內(nèi)徑,單位mm；
    K₁:與平蓋有關(guān)的結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，根據(jù)GB50316查詢?nèi)?.4；
    C:厚度附加量之和，單位mm；根據(jù)材料腐蝕情況及負(fù)偏差，取1
    б_t：設(shè)計(jì)溫度下，堵頭材料的許用應(yīng)力，Mpa；查詢GB150材料12Cr1MoV，540℃，取許用應(yīng)力59MPa；
    P_c:設(shè)計(jì)壓力，本鍋爐為9.5MPa；
    η：與平蓋結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按照GB50316查詢?nèi)?.05；
    經(jīng)計(jì)算堵頭計(jì)算厚度  t_p =5.9523mm；
    根據(jù)GB50316公式6.5.2-2，堵頭設(shè)計(jì)厚度t_pd = t_p+C=5.9523+1=6.5923mm；也就是堵頭滿足使用的最小厚度；
    根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，以及集箱壁厚，選擇板厚為19mm，焊縫間隙2mm，坡口40度，堵頭內(nèi)壁按照集箱內(nèi)徑￠179機(jī)工出相貫線凹面。
    2.2.熱處理及焊接
    根據(jù)母材化學(xué)成份、焊接性能、厚度、焊接接頭的拘束程度、焊接方法、焊接綜合環(huán)境的考慮預(yù)熱。 集箱和堵頭的材質(zhì)為12Cr1MoV，其屬珠光體耐熱鋼，焊接前對(duì)焊件進(jìn)行預(yù)熱；本次搶修因現(xiàn)場(chǎng)位置及環(huán)境條件所限，所以采用氧氣乙炔火焰預(yù)熱，用烤槍將封堵口中心200mm范圍內(nèi)緩慢加熱至250-350℃，用紅外線測(cè)溫儀進(jìn)行檢測(cè)。
    焊接采用全氬弧焊，焊絲采用H08CrMoVA,直徑2mm，焊接電流120A；氬氣流量為10-15L/min；焊接時(shí)控制線能量400J/mm；;層間溫度小于300℃。焊接前用內(nèi)圓磨光機(jī)將集管堵頭口打磨直至露出金屬光澤，確保無(wú)油油漬、鐵銹、水分、氧化物等。
    焊接完成后，采用火焰高溫加熱回火，回火溫度為700-750℃，回火范圍為堵口中心200mm范圍內(nèi)，檢測(cè)儀器采用紅外線測(cè)溫儀。溫度緩慢加熱到設(shè)計(jì)溫度后，立即采用陶瓷纖維保溫材料將焊縫和近焊縫區(qū)域1米范圍內(nèi)覆蓋保溫，保溫厚度200mm，使焊縫緩慢冷卻至室溫。焊縫檢測(cè)采用作色探傷和超聲波探傷。
    探傷合格后用系統(tǒng)鍋爐給水泵逐步加壓，試驗(yàn)壓力為工作壓力10MPa，試驗(yàn)介質(zhì)為軟水，試驗(yàn)前將集箱表面擦干，以方便漏點(diǎn)檢查。具體操作按《鍋爐系統(tǒng)水壓試驗(yàn)方案》執(zhí)行。先升壓至1MPA保壓，對(duì)焊接修復(fù)部位進(jìn)行檢查，并進(jìn)入鍋爐內(nèi)部再次檢查，確認(rèn)是否還有泄漏點(diǎn)。檢查完成后如果發(fā)現(xiàn)泄漏，按前述方案繼續(xù)處理，如果沒(méi)有泄漏，則升壓繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直到升至10MPa工作壓力保壓30分鐘，觀察壓降情況。如果壓降太快，則泄壓到10kgf/cm2保壓，繼續(xù)查找漏點(diǎn)并處理，直到全部漏點(diǎn)處理完成，確認(rèn)無(wú)泄漏后封閉所有人孔門(mén)。
    該堵漏區(qū)投入運(yùn)行后近兩年，漏點(diǎn)無(wú)次泄露。2013年5月CDQ鍋爐省煤器管道也損壞的現(xiàn)象，材質(zhì)20G，也采用堵管方案，運(yùn)行堵漏區(qū)及附近無(wú)泄漏。

    3.1.干熄焦鍋爐爆管處理方法，從處理效果來(lái)看，集箱堵頭塞堵的方法操作方便，效果良好，能較好的保障生產(chǎn)運(yùn)行；省煤器管道損壞、蒸發(fā)區(qū)管損壞、過(guò)熱器的爆管應(yīng)急搶修時(shí)均可使用該方法。
    3.2.堵管方法屬于損失受熱面的方法，所以當(dāng)省煤器泄漏根數(shù)超過(guò)20%時(shí)，會(huì)影響排煙溫度及給水溫度，使鍋爐的正常操作參數(shù)偏移，這時(shí)應(yīng)停爐整體更換。蒸發(fā)區(qū)堵管，對(duì)翅片蒸發(fā)區(qū)而言，若破損僅有一根（一排）管或二根（二排）管，采用堵管方法，但要注意堵管必須準(zhǔn)確無(wú)誤，若受熱面破損三排以上，需要全部或局部更換受熱面；對(duì)光管受熱面而言，破損三排以下，采用進(jìn)出口堵管處理，三排以上必須停爐全部更換。過(guò)熱器采用堵管法時(shí)，只允許一排管束。若有二排管束連續(xù)爆管，應(yīng)停爐大修更換管束。