鍋爐承壓部件的爆漏是大型火電機(jī)組強(qiáng)迫停用的主要原因，占鍋爐機(jī)組強(qiáng)迫停用次數(shù)的82％，強(qiáng)迫停用時(shí)間的78％。因而預(yù)防鍋爐承壓部件損壞，有其明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
本節(jié)敘述的是鍋爐承壓部件因各種原因，使管壁不能承受內(nèi)壓應(yīng)力而發(fā)生的爆漏。通常是指管壁的局部應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限、持久強(qiáng)度，包括管壁磨損、腐蝕、侵蝕減薄使應(yīng)力升高的因素，包括管壁溫度升高材料組織發(fā)生變化而使材料強(qiáng)度下降的因素，以及附加應(yīng)力或交變應(yīng)力的存在使管壁爆漏等。其中受熱面內(nèi)、外壁腐蝕因涉及化學(xué)專(zhuān)業(yè)，修復(fù)工作量一般較大，同時(shí)發(fā)生在一大批承壓部件上，所以另節(jié)敘述。
一、爐外承壓部件的損壞
鍋爐爐外承壓部件的損壞，雖然為數(shù)不多，因其涉及人身安全，故必須引起電廠(chǎng)安全工作者的重視。
國(guó)內(nèi)外事故統(tǒng)計(jì)表明，飽和汽水混合物管道、主蒸汽管道及超臨界壓力鍋爐下輻射區(qū)聯(lián)絡(luò)管彎頭以及汽水聯(lián)箱封頭、手孔堵是鍋爐爐外承壓部件的薄弱環(huán)節(jié)。就彎頭而言，分析表明，在內(nèi)壓作用下彎頭橢圓斷面上存在三個(gè)高應(yīng)力區(qū)。汽水管道彎頭內(nèi)表的兩個(gè)高應(yīng)力區(qū)，在鍋爐啟停、溫度變化其局部應(yīng)力超過(guò)材料屈服極限時(shí)，表面原有的磁性氧化鐵保護(hù)膜會(huì)損壞，在含氧水的作用下再次氧化造膜，如此反復(fù)，形成應(yīng)力腐蝕疲勞破壞。因其發(fā)生在內(nèi)壁不易發(fā)現(xiàn)，且因?yàn)橛卸䝼�(gè)薄弱點(diǎn)，一般爆破口較大；對(duì)于主汽或再熱器管道，外表的高應(yīng)力區(qū)促進(jìn)高溫蠕變的發(fā)展，較早發(fā)生蠕變孔洞或蠕變裂紋而提前損壞。一些早期蘇聯(lián)和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的平封頭聯(lián)箱及手孔堵，不適當(dāng)?shù)脑诠芏硕螒?yīng)力區(qū)采用未焊透的焊接結(jié)構(gòu)，也容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕疲勞裂紋。從而構(gòu)成了爐外承壓部件的薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)此類(lèi)運(yùn)行年久的鍋爐，備必重視爐外承壓部件的損壞問(wèn)題。
防止?fàn)t外承壓部件損壞，應(yīng)采取如下防范措施：①制作管道彎頭要嚴(yán)格控制彎頭不圓度，必要時(shí)增加壁厚，采用回火工藝以消除冷彎時(shí)引起的加工硬化與殘余應(yīng)力；②對(duì)于已運(yùn)行多年的鍋爐，汽水管道不圓度超過(guò)8％的彎頭，在鍋爐啟停次數(shù)超過(guò)允許值時(shí)，要加強(qiáng)彎頭內(nèi)表面的檢查。③主蒸汽、再熱汽管道要重點(diǎn)監(jiān)視彎頭的外弧側(cè)外表的微裂紋，對(duì)10
－14MPa，510℃～540℃參數(shù)的φ133×10、φ194×12、φ219×14、φ273×20、φ325×22的12Cr1MoV主汽管和導(dǎo)汽管，以及φ426×17Cr1MoV再熱汽管要重點(diǎn)檢查。④要改善停爐保護(hù)工作，認(rèn)真控制化學(xué)清洗工作的質(zhì)量。⑤要加強(qiáng)金屬監(jiān)督，防止錯(cuò)用鋼材、焊接缺陷擴(kuò)展和法蘭螺栓斷裂。
二、防止磨損
鍋爐承壓部件磨損是一種機(jī)械性損壞，一般有四種形式：即飛灰磨損、吹灰器磨損、落渣磨損與煤粒磨損。磨損使管壁減薄，當(dāng)管壁應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，管子爆破。近年來(lái)采用小管徑、小節(jié)距、高煙速以減少省煤器體積及鋼材消耗的做法已逐步淘汰。當(dāng)前飛灰磨損主要發(fā)生在煙氣走廊地帶、管排不均勻處及導(dǎo)流板異常位移處。加強(qiáng)防磨、防爆檢查，避免爐墻漏風(fēng)以及正確使用與維護(hù)防磨裝置是防止飛灰磨損的主要措施，中國(guó)電力出版社出版的《防止電力生產(chǎn)重大事故安全系列片》第三集有形象化的描述，值得一看。
吹灰介質(zhì)（空氣或蒸汽）帶水，吹灰器卡澀在一個(gè)位置上不動(dòng)以及吹灰器定位不當(dāng)是吹灰磨損管壁變薄的主要原因。吹灰操作程控，吹灰器位置的正確信號(hào)顯示及采用其他吹灰方式清潔受熱面是解決吹灰器磨損的途徑。
鍋爐冷灰斗斜面被爐膛上部下落的灰渣沖刷使冷灰斗邊排管壁爆管的事故還不多見(jiàn)，一旦發(fā)現(xiàn)防范措施是在此部份管壁上堆焊防磨層或加焊防磨棒。
煤粒磨損主要發(fā)生在噴燃器出口處。主要原因是噴口位置不正確，防磨保護(hù)層磨耗、脫落或管排異常變形。
三、防止管壁過(guò)熱損壞
管壁在高溫?zé)煔庵惺軣幔绻貌坏娇煽康睦鋮s，其運(yùn)行溫度超過(guò)設(shè)計(jì)值或超過(guò)運(yùn)行時(shí)限發(fā)生損壞，稱(chēng)為過(guò)熱。短期過(guò)熱造成的損壞是因高溫使管材強(qiáng)度下降，例如管子內(nèi)部堵塞，缺水、水循環(huán)破壞或膜態(tài)沸騰等，大部分短期過(guò)熱損壞處會(huì)呈現(xiàn)明顯的延伸和收縮變形，在破裂處呈現(xiàn)刀刃狀邊緣；只有當(dāng)過(guò)熱溫度超過(guò)相變溫度AC3，鋼材的鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體時(shí)，管壁減薄才不明顯。高溫蠕變或稱(chēng)中、長(zhǎng)期過(guò)熱是因?yàn)殇摬拈L(zhǎng)期工作在蠕變溫度以上，金相組織發(fā)生變化；包括：珠光體球化，碳鋼和鉬鋼的石墨化，碳化物聚集，奧氏體鋼發(fā)生σ相沉淀等，從而降低了金屬的晶間強(qiáng)度而損壞。這種損壞管壁沒(méi)有明顯減薄，厚唇狀破口是高溫蠕變的特性。
短期過(guò)熱損壞有不同的起因，防范措施亦因此而不同。一般的要求是，應(yīng)建立防止作業(yè)工具、切削悄粒以及焊渣進(jìn)入管段的檢修工藝，建立防止汽包低水位及過(guò)量使用減溫水導(dǎo)致過(guò)熱器管內(nèi)出現(xiàn)水塞的操作規(guī)程。高溫蠕變的原因差異更大，一般情況下，首先要弄清是汽溫長(zhǎng)期超溫、個(gè)別蛇形管超溫、還是爐內(nèi)管壁超溫；弄清是因?yàn)闊崃ζ睢⑺ζ钸�是結(jié)構(gòu)偏差引起的蛇形管超溫。個(gè)別管的過(guò)熱采用高一級(jí)材料替代往往可以取得良好的效果。
四、防止受熱面疲勞損壞
爐管受到周期應(yīng)力或應(yīng)變的作用，導(dǎo)致疲勞裂紋的發(fā)生、發(fā)展而縮短其使用壽命，稱(chēng)為疲勞損壞。分為：振動(dòng)疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞及低周熱疲勞。損壞時(shí)間決定于應(yīng)力交變輻度，交變次數(shù)、應(yīng)力集中程度與腐蝕介質(zhì)種類(lèi)。
（一）振動(dòng)疲勞損壞
鍋爐承壓部件由于振動(dòng)引起疲勞損傷事例并不多。機(jī)械疲勞破壞，其斷口往往有明顯的疲勞紋，裂紋由外表向內(nèi)發(fā)展，斷口表面呈細(xì)瓷狀。鍋爐噴水減溫器噴頭、噴管及溫度表庫(kù)通常處于一端固定，一端自由的懸壁狀態(tài)，當(dāng)汽流激振頻率與自身固有頻率相同時(shí)發(fā)生共振，就有可能導(dǎo)致振動(dòng)破壞。鍋爐轉(zhuǎn)向室吊掛管在煙流“卡門(mén)旋渦”作用下也可能發(fā)生振動(dòng)疲勞損壞。
在鍋爐設(shè)計(jì)時(shí)加以考慮或事后加裝隔板或連桿改變自振頻率，是防止此類(lèi)損壞的根本措施。檢修中加強(qiáng)檢查及時(shí)發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋有利于早期處理。管件焊接避免咬邊、實(shí)施圓滑過(guò)渡降低應(yīng)力集中也是防止振動(dòng)疲勞損壞的有力措施。
（二）熱疲勞損壞
鍋爐受壓部件表面急劇冷卻、加熱，經(jīng)受熱沖擊，當(dāng)應(yīng)力輻度及交變次數(shù)足夠時(shí)，便出現(xiàn)網(wǎng)狀、放射狀或鱷魚(yú)皮狀裂紋。鍋爐汽包省煤器再循環(huán)管孔附近的裂紋、安全閥管座附近、疏水管管座等處，往往容易出現(xiàn)兩種溫度不同的汽水介質(zhì)，從而構(gòu)成壁面溫度交變的條件，是鍋爐承壓部件發(fā)生熱疲勞損壞的區(qū)域。
據(jù)西德TUV報(bào)道，中間再熱機(jī)組的快速減溫減壓裝置所用高壓旁路閥體內(nèi)壁在閥門(mén)開(kāi)啟之際，溫度變化速度最大可達(dá)4℃/S，在1～2min內(nèi)個(gè)別的溫度可從240℃升到450℃，加以不可避免的存在鑄造缺陷，從面使相當(dāng)多的一部分閥體出現(xiàn)熱疲勞裂紋。
防止熱疲勞裂紋的措施與出現(xiàn)溫度交變的原因有關(guān)。對(duì)于省煤器再循環(huán)管孔的裂紋，我國(guó)與前蘇聯(lián)鍋爐監(jiān)察規(guī)程已規(guī)定，再循環(huán)管、給水管、減溫水管、加熱管、加藥管等管座要采用帶保護(hù)套管的管接頭，以免冷熱交變引起汽包、聯(lián)箱壁的熱疲勞。對(duì)于較長(zhǎng)安全閥入口管段內(nèi)冷凝水引起的溫度交變，則采用接入小管，使該管段不流動(dòng)的死汽流動(dòng)的措施。禁止或避免疏水反向流入高溫主汽及再熱汽聯(lián)箱，避免減溫水直接噴濺到聯(lián)箱壁等。這些運(yùn)行或設(shè)備改進(jìn)措施都有利用預(yù)防熱疲勞損壞。
（三）低周疲勞損壞
鍋爐承壓部件低疲勞損壞也是一種熱疲勞，一般指承壓部件因熱膨脹受阻局部熱應(yīng)力隨鍋爐啟停或參數(shù)變化而引起的疲勞損壞。因其應(yīng)力變化輻度大，局部應(yīng)力有可能達(dá)到屈服極限，因而在數(shù)百次或數(shù)千次交變之后便可能發(fā)生低周疲勞破壞。當(dāng)然對(duì)鍋爐汽包，厚壁聯(lián)箱內(nèi)壓應(yīng)力隨鍋爐啟停也發(fā)生交變，也可能出現(xiàn)低周疲勞損壞，但此類(lèi)事故發(fā)生頻率不高。
原則上，鍋爐元部件只要存在溫差，或各相連元部件之間的膨脹死點(diǎn)不同，或相連部件的膨脹系數(shù)不同都將出現(xiàn)熱應(yīng)力。問(wèn)題是熱應(yīng)力的大小，能否導(dǎo)致局部屈服。例如鍋爐受熱管的穿墻部分，由于組成墻壁的管排（如頂棚管）與蛇形管之間的溫差，冷態(tài)與運(yùn)行狀態(tài)下聯(lián)箱與管排的相對(duì)位置有差異，當(dāng)蛇形管撓度不夠時(shí)，聯(lián)箱管座將因這種熱應(yīng)力而發(fā)生低周疲勞損壞。一臺(tái)WGZ400/100爐頂棚管與前懸吊管上聯(lián)箱之間的高差只有500mm，計(jì)算表明，鍋爐啟停時(shí)，管座的根部應(yīng)力達(dá)到300MPa，因而在一段時(shí)間后發(fā)生損壞，將聯(lián)箱分段，并將中間段箱抬高增加撓度后，就解決了問(wèn)題。
風(fēng)箱、燃燒器、人孔門(mén)框架與水冷壁連接處角焊縫一般都存在溫差應(yīng)力，管子管卡、管道支吊架部位雖然無(wú)較大的熱應(yīng)力，但管子、管道的熱膨脹變形也影響這些管件的受力狀況。事實(shí)上，一些頻繁啟停的鍋爐已發(fā)生過(guò)這些部件的損壞事件。日本《火力及原子力發(fā)電》雜志1989年第10期報(bào)道了日本各制造廠(chǎng)為提高調(diào)峰鍋爐可靠性所采取的措施，有一定的參考價(jià)值。
五、防止人員責(zé)任引起的承壓部件損壞
鍋爐制造、安裝、維修、運(yùn)行不當(dāng)均可使鍋爐承壓部件過(guò)早損壞。
錯(cuò)用鋼材，焊接缺陷。雜物遺留管內(nèi)等制造、安裝質(zhì)量問(wèn)題曾嚴(yán)重影響鍋爐可靠運(yùn)行，鍋爐汽包集中下降管管座裂紋曾導(dǎo)致多臺(tái)鍋爐汽包挖補(bǔ)修理。至今汽包爐省煤器聯(lián)箱管座角焊縫、直流爐水冷壁聯(lián)箱管座角焊縫、超臨界鍋爐水冷壁鰭片管對(duì)接焊縫的焊接缺陷仍是新?tīng)t故障的重要原因。
運(yùn)行鍋爐燃燒控制不當(dāng)、汽水流量控制失靈（例如汽包爐的缺水、直流爐煤水比調(diào)節(jié)失當(dāng)）、過(guò)量使用減溫水特別是低負(fù)荷使用噴水減溫等等也是某些事故的原因。正確編訂規(guī)程并嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)章制度，提高自動(dòng)控制與保護(hù)裝置的水平是預(yù)防此類(lèi)事故的對(duì)策。