加热炉汽化冷却水管开裂原因研究和防范措施.doc

加热炉汽化冷却水管开裂原因研究和防范措施 　　摘要： 对唐银带钢加热炉几次水管漏水事故进行分析，查找事故原因，提出防范措施。 关键词： 加热炉；汽化冷却；开裂；分析；措施 中图分类号：TG307 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）17-0318-02 0 引言 河北唐银钢铁有限公司带钢车间新建推钢式加热炉2010年7月投产，炉内有效加热长度33米，内宽6.6米，炉内有四根纵水管，尺寸为？准140×22。投产后3个月至7个月期间陆续发生4次纵水管漏水事故，其中三次位于纵水管靠近炉炕部位。为解决频繁漏水问题，2011年2月底车间停炉7天将全部纵水管更换，更换后使用效果比较满意。但在2012年11月下旬即全部更换1年零9个月后再次发现一根纵水管靠近炉炕部位漏水，但因效益较好未及时检修。2012年12月26日生产过程中漏水突然恶化，纵水管连接仅剩下半部一小部分（图1），加热炉被迫停产，带病作业整一个月。 几次漏水事故严重打乱了公司生产均衡，也带来了较为严重的经济损失，为杜绝此类事故，带钢车间进行了认真的事故分析。 1 水管材质 加热炉水管应使用20#，2011年2月炉内水管全部更换前，在处理漏水时曾更换下部分水管，对水管断面打磨检查发现水管断面存在若干米粒般气泡，这说明钢材本身存在缺陷，但当查看钢材质量证明书时发现炉内同规格纵水管竟有三个生产厂家，以致无法落实具体责任。2011年2月炉内水管全部更换后又发生了一次漏水事故（2012年12月的事故），将漏水部位更换下来的水管化验检查排除了水管材质问题。 水管质量好坏是影响汽化冷却正常运行重要因素，因此对汽化冷却水管材质必须严格把关，尤其加热炉炉内水管一旦漏水只能停炉处理，即使炉外部位漏水因为运行压力高漏水后处理起来也很困难，所以加热炉汽化水管漏水严重影响生产，同时水漏到炉内也会严重影响炉内砌体的寿命。 2 水质 如果软水水质不好，管壁结垢。水垢的导热系数远小于钢材导热系数，造成管壁温度过高造成开裂。但从断口处割开看，管内壁光滑，仅有少量铁锈没有水垢等杂质（图2），排除了水质问题，这得益于加热炉汽化冷却使用了公司软水站统一制备的软水，水中钙镁离子含量极低。 3 汽化冷却系统循环 唐银带钢加热炉为自然循环汽化冷却，从操作角度看影响循环效果的主要因素有汽包液位、汽包压力、加热炉生产率。 汽包的液位必须低于汽包内上水管最高点，以避免汽包满水造成水循环停滞，但是汽包液位又不能过低，否则会增加汽化冷却循环阻力。唐银带钢曾经采用人工上水，缺点是液位控制不精确，上水间隔时间较长，这样的缺点在于一次性大量补水会造成汽包内水的欠焓增加，上升管内气泡大大减少，循环动力减弱，而后造成炉内水管温度过高，随意性较强，后改为自动上水，将水位控制在一个固定的区间内，为减弱补水对循环的影响，尽可能将液位区间缩小，即少上水勤上水。2012年12月水管漏水前，控制汽包液位低于上升管最高点200mm左右，为降低汽化循环重位差阻力将次数值改为100mm左右。效果需要进一步观察。 由于水的沸点与水的压力存在直接对应的关系，所以汽包压力对于汽化冷却正常循环意义也很大，汽包压力突然升高会造成水的沸点升高汽化系统内气泡减少汽包液位迅速下降，而汽包压力突然降低会造成水的沸点降低汽化系统内气泡增多汽包液位迅速升高，因此保持汽化压力稳定运行对汽化系统稳定循环意义重大。唐银带钢加热炉送外网蒸汽调节阀曾采用人工手动控制，每班汽包压力波动较大，后改为采用PID调节的自动控制，压力控制非常稳定，从历史曲线观察可见汽包压力基本为一直线。 衡量自然循环汽化冷却运行稳定性的重要参数是管内冷却介质流动速度，流速越大表明系统运行越稳定，对于同一根水管，由于各处汽化率不同，流速也不同，图3为某厂推钢式加热炉实测纵水管入口处单相水流速随加热炉生产率和汽包压力变化曲线（图中1～7对应的生产率逐步增大）。由图可见，不同生产率下，汽包压力存在一个临界值，在临界值下，流速最大。也就是把汽包压力调整到临界压力下运行，汽化运行最稳定。由图3可见随生产率增加，汽包压力临界值减小。 唐银带钢加热炉汽包压力曾经运行在0.4MPa左右，后来公司上马低压蒸汽发电项目，汽包运行压力提高至0.75MPa，因自然循环纵水管无流量监控设备，目前尚不清楚唐银带钢加热炉临界压力与运行压力偏离情况，需要进一步深入测量。 4 汽化系统水管焊接质量 加热炉纵水管水梁滑块焊接质量尤其重要，对2012年12月唐银带钢加热炉水管漏水断口进行了仔细的观察分析，仔细观察断裂处，发现以滑块和水梁的焊缝为中心，有放射状的有规律的裂纹，见图片中标注“1”的部位；2、3、4的地方有条纹，经分析