RH精炼炉浸渍管耐材失效原因浅析

RH精炼炉浸渍管耐材失效原因浅析

王卫华王凤琴曹勇

（首钢技术研究院，北京 100043）

摘 要 针对某钢厂RH精炼炉浸渍管耐火材料的开裂现象，分别建立了RH精炼炉浸渍管热－固耦合模型和流－固耦合模型，模拟浸渍管在工作期间钢胆、耐材的变形及应力情况。通过模型计算得出：浸渍管中部和下端区域是耐材失效的薄弱环节；在热变形和流动冲击的复合载荷下，热变形影响较大。此计算结果为浸渍管耐材失效的成因提供了理论依据。

关键词 RH 浸渍管裂纹热－固/流－固耦合模型

Failure Analysis of Impregnated Tube Refractory of

RH Refining Furnace

Wang Weihua Wang Fengqin Cao Yong

（ShouGang Research Institute of Technology, Beijing, 100043）

Abstract The thermo-mechanical and fluid-solid coupling model has been established because that the refractories of RH refining furnace impregnated tube in a steelworks appears crack, in order to simulate the distortion and stress of steel and refactories in impregnated tube. The conclusion can be gained through calculation of modeling: The middle and lower end of impregnated tube is weakness of refractories inactivation; Thermal distortion has more infection than flow impact in both compound load. The result of the calculation affords the theory foundation for failure of impregnated tube refractory.

Key words RH, impregnated tube, cracking, thermo-mechanical/fluid-solid coupling, modeling

1 引言

某厂RH精炼炉在工作期间，其浸渍管耐火材料出现侵蚀、开裂、剥落，甚至钻钢导致钢胆剧烈膨胀变形和熔化的现象。为了探究浸渍管开裂的成因，笔者以钢厂某车间RH精炼炉设备参数为基础，建立了RH 精炼炉浸渍管有限元模型，模拟了浸渍管在工作期间温度达到恒定状态下，钢胆、内部耐火砖和外部浇注料的变形及应力情况，从而找到浸渍管耐火材料失效的原因。

2 浸渍管变形分析

某厂RH精炼炉3#真空室浸渍管在使用过程中，经常出现底部掉砖、砖缝变大、浸渍管与真空室接缝处出现深沟而下线的情况，见图1。经初步分析认为，浸渍管底部掉砖的根本原因在于底部砖的开裂、裂纹扩展和砖缝撕裂，使管底部镁铬砖的整体性遭到破坏，局部区域内的镁铬砖成为孤立的个体，失去了相邻砖的约束，在重力或钢水浮力作用下而脱离整体。浸渍管在工作期间，受到来自热、钢液流动、化学侵蚀等多载荷的复合冲击。为了分析热变形和流动冲击变形对浸渍管的破坏程度，笔者分别建立了两个多物理场耦合模型，来分析浸渍管的变形和应力集中导致的开裂现象。

王卫华，女，工学硕士，工程师，从事炼钢、轧钢、耐火材料等领域的仿真计算工作，wwhcht@https://www.wendangku.net/doc/5f10097698.html,

第八届（2011）中国钢铁年会论文集

2.1 热－固耦合模型

2.1.1 模型和边界条件

利用ANSYS有限元软件建立了热－固耦合模型，该模型旨在分析温度对浸渍管变形、开裂的影响。几何模型包括钢胆、耐火砖和浇注料，几何模型见图2。钢胆材质选用20R，各材料的物性参数见表1。钢胆和内部耐火砖的顶部固定不动（自由度为零），RH精炼炉平均脱气时间为30min，五炉连浇后钢胆的温度达到940℃[1]，模型采用稳态热－固耦合计算。

表1各材质的物性参数

热膨胀系数 /（10-6K-1） 弹性模量

/Pa

泊松比

导热系数

/（W/m℃）

密度

/（kg/m3）

钢胆11.65 1.81e10 0.3 17.71 7840 内部耐火砖7.63 2.5e10 0.2 4.56 3260

外部浇注料 6.78 2.5e10 0.2 3.1 3260

图1 某厂3号真空室浸渍管下线时的状况

(a) 上升管底部掉砖；(b) 下降管砖缝变宽，砖有断裂状

图2 浸渍管热－固耦合模型

1—钢胆；2—耐火砖；3—浇注料

2.1.2 计算结果分析

由于钢胆是以Z坐标轴为中心，在圆周方向上为轴对称结构，且受到的约束和边界条件均为轴对称，所以后处理采用柱坐标系。分别在钢胆厚度的1/2和钢胆内部耐火砖靠近钢胆10mm处，取两条路径作图。路径分别为钢胆和耐火砖从顶部到底部的30个节点。图3为径向位移沿距浸渍管顶端距离的变化，图4为Z向位移沿距浸渍管顶端距离的变化。

从图3可知，浸渍管顶部的钢胆和耐火砖径向位移为零，从顶部向下开始逐渐增大，在浸渍管中部达到最大峰值后又逐渐减小。浸渍管钢胆径向最大位移量为4.33mm（距钢胆顶端0.49m），钢胆内耐火砖最大位

RH 精炼炉浸渍管耐材失效原因浅析 移量为4.09mm （距钢胆顶端0.49m ）。钢胆和耐材的径向位移量在钢胆下部倒锥处减小的较快，这是由于在钢胆下部位置距钢胆顶端0.7m 处，钢胆下口开始向内收缩，造成钢胆绝对位移量的减小。

径向位移（m ）

距浸渍管顶端距离（m）

Z 向位移（m ）

距浸渍管顶端距离（m）

图3 径向位移沿距浸渍管顶端距离的变化 图4 Z 向位移沿距浸渍管顶端距离的变化

1—钢胆；2—耐材 1—钢胆；2—耐材

从图4可以看出，浸渍管的钢胆和耐火砖Z 向位移从顶端向下逐渐增大，在浸渍管底部达到最大值。钢胆和耐火砖的Z 向位移均随距浸渍管顶端的距离增加而增大（负值表示与Z 轴方向相反），在钢胆/耐火砖底部达到最大值 (钢胆7.09mm ；耐火砖7.68mm)。

图5～图6为浸渍管的周向应力、等效应力沿距浸渍管顶端距离的变化。由图5可以看出：（1）钢胆的周向应力均为负值。由于钢胆受热膨胀，其膨胀量大于耐材[2]，而钢胆顶部受到约束，且内外受到耐火材料的限制，使钢胆自由膨胀受到限制，体现为压应力。但随着距钢胆顶端距离的增加，其顶端约束力的影响逐渐减小，所以钢胆的压应力随着距钢胆顶端距离的增加而有减小趋势。（2）由于钢胆内耐火砖受热膨胀，其膨胀量小于其外部的钢胆，而受到钢胆对其施加的拉力，而耐火砖顶部受到约束，顶部限制其膨胀而对其施加压力。所以耐火砖同时受到拉、压力，而体现出在顶端明显受压应力，而随着距钢胆顶端距离的增加，其顶端的压应力逐渐减小，钢胆施加的拉应力逐渐占据上峰。在耐材尾部没有钢胆的地方，顶端约束力和钢胆拉力对耐火砖的作用效果都已降到很小，使其自由膨胀几乎不受限制，体现为耐材受力几乎为零。从图6可以看出，钢胆的等效应力沿距浸渍管顶端距离分布比较均匀，在浸渍管顶端由于约束作用，达到最大值（85MPa ）；在浸渍管底部附近突然减小，在底部达到最小值（22.8MPa ）。而耐火材料在浸渍管顶端的等效应力达到最大值（300MPa ），随着距浸渍管顶端距离逐渐增大，其等效应力也逐渐减小，在距顶端

0.28m 时达到最小值（6MPa ）， 之后分布趋于平稳。

周向应

力（P a ）

距浸渍管顶端距离（m）

等效应力（P a ）

距浸渍管顶端距离（m）

图5 周向应力沿距浸渍管顶端距离的变化 图6 等效应力沿距浸渍管顶端距离的变化

1—钢胆；2—耐材 1—钢胆；2—耐材

第八届（2011）中国钢铁年会论文集

2.2流－固耦合模型

利用ANSYS、FLUENT软件建立了RH浸渍管流－固耦合模型，并通过MPCCI平台实现了流体－结构之间的力学传输，该模型旨在分析钢水流动对浸渍管内壁冲刷作用的影响。计算方法采用迭代求解，即在流场、结构场上分别进行求解，在各个时间步之间耦合迭代，收敛后再向前推进。

2.2.1 几何模型和边界条件

浸渍管流－固耦合模型包括上升管和下降管，模型从内到外分别为镁铬砖、钢胆和浇注料。浸渍管流－固耦合模型见图7。

几何模型的约束和边界条件为：浸渍管顶端自由度为零；将上升管和下降管内部分别与循环钢液所接触的面定义为耦合面（耦合面为结构分析和流体分析之间节点力等数据传递的交接面），并采用壳单元shell63划分网格。

图7 浸渍管流－固耦合模型

1—浇注料；2—上排吹氩孔；3—下排吹氩孔；4—钢胆；5—耐火砖

2.2.2 计算结果分析

图8为浸渍管的等效应力云图。从图中可以看出，浸渍管内壁由于受到从顶端到底部逐渐增大的钢水压力，其内壁的V on Mises等效应力也体现出从顶端到底部逐渐增大的状态，在浸渍管底部达到最大值；在浸渍管同一高度位置时，从内壁到外壁V on Mises等效应力逐渐减小；浸渍管中上升管和下降管的等效应力规律一致，且在同一对应位置处的等效应力值相近。

图8 浸渍管的等效应力云图图9 四节点位置示意图

RH 精炼炉浸渍管耐材失效原因浅析

等效应力（M P a ）

时间（s）

等效应力（M P a ）

时间（s）

图10 四节点的等效应力随时间的变化 图11 节点1的等效应力随时间的变化

以上升管为例，选取内壁上接近底部位置的四个节点，四节点的位置分布见图9。将该四节点的等效应力作时间历程曲线，见图10～图11。从图10可以看出，四节点的等效应力值随时间的变化不是很大，说明钢液流动对浸渍管内壁所施加的压力已经基本稳定。以等效应力最大的节点1为例（图11），虽然四个节点的等效应力时间历程曲线趋于平行，但从各自的时间历程曲线上可以看出，其在一定范围内还有波动，并且波动有一定的规律性，即曲线呈周期性上下震荡。

通过对浸渍管热－固/流－固耦合分析可知：流动钢水施加到浸渍管内壁，浸渍管所受到的V on Mises 等效应力最大值仅为0.3MPa ，而浸渍管在连续工作期间，由钢水传热导致升温而产生的热应力，其V on Mises 等效应力最小值（6MPa ）也比流固耦合模型的最大应力值大，由此可见，浸渍管所受到的热应力远大于由钢液流动冲刷而导致的应力，所以热应力/变形对浸渍管耐材失效的影响较大。

3 结论

本文通过建立RH 浸渍管热-固/流-固耦合模型，对浸渍管内壁耐材在工作中产生裂纹，进而耐材失效的原因进行了分析，得到如下结论：

（1）对浸渍管变形影响较大的是径向上和Z 向上的材料变形，径向位移较大区域出现在浸渍管中部，而Z 向位移较大区域主要出现在浸渍管下端区域，这两处与现场实际位置吻合较好；

（2）通过钢水流动压力计算分析，钢水对浸渍管的冲击最大位置也是在浸渍管底端，钢水对浸渍管的流动冲击大小由RH 工艺的钢水循环流量决定。综合热变形和冲击双重因素，浸渍管下端区域是耐材失效的薄弱环节，容易脱落；

（3）在热变形和流动冲击的复合载荷下，热变形影响较大，为了减小底部区域变形延长耐材寿命，应从钢胆的结构优化入手，减小热变形，即而缓解其对内、外耐火材料的破环作用。

参 考 文 献

[1] ．，．，．，Z Czapka M Skalska W Zelik 何平显译. RH 脱气槽浸渍管耐材的蚀损机理及其可能的改进措施[J]世界钢铁，

. 2006（5）： 28～31.

唐丽荣[2] . RH 插入管的技术改进[J]建材技术与应用，（）：. 2002319～20.

炼钢厂Trh精炼炉设备安装施工方案

新钢三期技改转炉210t RH精炼炉设备 安装施工方案 一、编制依据 1.1《新钢三期技改转炉210tRH精炼炉设备安装工艺布置图》； 05-201G1 1.2《冶金机械设备安装工程施工及验收通用规定》；YBJ201-83 1.3《冶金机械设备安装工程施工及验收规范炼钢设备》； YBJ202-98 1.4《新钢建设公司质量保证手册》和相关程序文件； 二、工程概况 新钢三期技改转炉210tRH精炼炉安装设备主要有以下内容：铁合金加料系统；真空加料系统；顶枪系统；烘烤枪系统；自动测温取样装置系统；钢包台车系统；液压顶升系统；真空室运输车、真空室及热弯管系统、维修区设备，设备总重达近1000吨，主要设备集中在厂房G-H跨内。设备吊装时除利用厂房上150t/40t行车吊装。以上系统设备及其它辅助设备要求生产厂家直接运至施工现场或新钢设备材料部。 三、施工准备 3.1施工前相关措施 3.1.1施工前，组织施工人员学习设计和设备高技术文件，包括施工图纸，工程质量标准，施工安全技术操作规程，施工验收规范及其他相关的技术文件等，详细了解各系各系统内的设备结构特点、技术性能、工作原理和安装技术要求。 3.1.2 施工前，认真做好图纸审查工作，并根据图纸技术要求，提出材料、机具、用电量、劳动力组织等计划，进行充分准备并做好合理安排。 3.1.3做好现场施工所需的水电气接入点确认工作，对吊装行车进行检查，确保能正常使用。 3.2 基础验收 设备基础的位置，几何尺寸和质量要求应符合现行国家标准之规定，并应有验收资料和记录，基础中心及标高应布置清晰准确。基础表面应保护完好，预埋位置应与设计要求一致。对土建单位交接过来的基础，根据基础交接验收单及施工图纸进行复测，检查设备基础的外形尺寸、标高、坑深、地脚螺栓预留孔的孔径及其中心是否达到验收规范要求，如预埋地脚螺栓的中心是否与设计中心相吻合，预埋地脚螺栓的垂直度和顶部标高是否合乎验收规范要求。相关尺寸误差标准如下： 基础面标高误差为±0—-20mm

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摄像装置，一套电气控制及仪表监测设备系统。 在真空泵的造型和设计，罐盖的设计与密封性，吹氧装置的设计与密封以及全套计算机控制系统等方面，皆按目前世界上最先进的结构进行优化设计，以保证本设备的先进性，合理性，通用性。 设备特点: （1）、真空罐接受要处理的钢包，吊车将钢包置于真空罐中后，人工连接上氩气管，罐为焊接结构，并设有钢包导向结构，以方便起吊钢包。具有耐火材料的内衬以防止热应力。罐底设有防漏装置。 （2）、罐盖升降为液压传动。 （3）、罐盖车行走采用电动机—减速机驱动，变频调速，以保证罐盖车起动行车及停止时平稳运行。 （4）、罐盖采用碟形封头，使罐盖的自重减少，强度增加，同时使罐盖的受力分布更加均匀，罐盖内部设有耐火材料内衬。 （5）、罐盖上装有人工观察窗，可随时观察炉内冶炼状态，实现合金成分调整及非真空状态下的测温取样。 （6）、罐盖与罐体之间，采用单层空心硅橡胶密封圈进行密封。 （7）采用新型专利组合除尘装置，提高除尘效果，对被抽气体进行除尘冷却，一方面保证进入真空泵系统气体的洁净度，又可使被抽气体温度控制在要求的范围之内，保护密封件，防止热失效，使真空泵的抽气效率大为提高。 （8）真空管道设置主截止阀，缩短予抽真空时间。 （9）配备麦氏计定期校验真空测量仪表。 （10）电控系统采用三电一体化设计，对真空泵的控制及炉子其它动作可全部由计算机操作站进行控制。配置PLC 及工控机操作站作为基础级可连接到

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1.1.1.3 能源介质条件 天然气 热值8500kcal/Nm3 氩气 纯度大于99.9% 压力 1.6MPa 氮气 纯度99.9% 低压氮接点压力0.6～0.8MPa 氧气 纯度大于99.6% 压力 1.2～1.4MPa 压缩空气 压力：0.4～0.6MPa 设备冷却水 供水压力0.4～0.6MPa 水质由卖方提出要求，买卖双方协商确定1.1.2 后续条件 120吨LF＋VD/DOD

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滚动轴承常见故障及原因分析

滚动轴承常见故障及原因分析 1.故障形式 （1）轴承转动困难、发热； （2）轴承运转有异声； （3）轴承产生振动； （4）内座圈剥落、开裂； （5）外座圈剥落、开裂； （6）轴承滚道和滚动体产生压痕。 2.故障原因分析 （1）装配前检查不仔细，轴承在装配前要先清洗并认真检查轴承的内外座圈、滚动体和保持架，是否有生锈、毛刺、碰伤和裂纹；检查轴承间隙是否合适，转动是否轻快自如，有无突然卡止的现象；同时检查轴径和轴承座孔的尺寸、圆度和圆柱度及其表面是否有毛刺或凹凸不平等。对于对开式轴承座，要求轴承盖和轴承底座接合面处与外座圈的外圆面之间，应留出0.1mm~0.25mm间隙，以防止外座两侧“瓦口”处出现“夹帮”现象导致的间隙减小，磨损加快，使轴承过早损坏。 （2）装配不当。装配不当会导致轴承出现上述的各种故障形式，以及以下的几种情况： A.配合不当 轴承内孔与轴的配合采用基孔制，轴承外圆与轴承座孔的配合采用基轴制。一般在正常负荷情况下工作的离心泵、离心机、减速机、电动机和离心式压缩机的轴与轴承内座圈，采用j5，js5，js6，k5，k6，m6配合，

轴承座孔与轴承外座圈采用j6，j7配合。旋转的座圈（大多数轴承的内座圈为旋转座圈，外座圈不为旋转座圈，少部分轴承则相反），通常采用过盈配合，能在负荷作用下避免座圈在轴径和轴承座孔的配合表面上发生滚动和滑动。 滚动轴承常见故障原因分析 但有时由于轴径和轴承座孔的尺寸测量不精确或配合面粗糙度未达到标准要求，造成过大的过盈配合，使轴承座圈受到很大挤压，从而导致轴承本身的径向间隙减少，使轴承转动困难、发热，磨损加剧或卡死，严重时会造成轴承内外座圈在按装时开裂。不旋转座圈常采用间隙或过盈不大的配合，这样不旋转座圈就有可能产生微小的爬动，而使座圈与滚动体的接触面不断更换，座圈滚道磨损均匀。同时也可以消除轴因热伸长而使轴承中滚动体发生轴向卡住的现象。但过大的间隙配合，会使不旋转座圈随滚动体一同转动，致使轴（或轴承座孔）与内座圈（或外座圈）发生严重磨损，而出现摩擦使轴承发热、振动。 B.装配方法不当 轴承和轴径或轴承座孔的过盈较小时，多采用压入法装配。最简单的方法是利用铜棒和手锤，按一定的顺序对称地敲打轴承带过盈配合的座圈，使轴承顺利压入。另外，也可用软金属制的套管借手锤打入或压力机压入。若操作不当，则会使座圈变形开裂，或者手锤打在非过盈配合的座圈上，则会使滚道和滚动体产生压痕或轴承间接被破坏。 C.装配时温度控制不当 滚动轴承在装配时，若其与轴径的过盈较大，一般采用热装法装配。

LF精炼炉工艺技术操作规程

一、原辅材料技术（质量）要求 1、石墨电极材质要求 1）电极直径：φ350mm或φ400mm 2）电极长度：1800mm 3）体积密度：1.74g/cm3 4）单重：301kg或393kg 5）电阻率：4.4 2、埋弧渣 1）主要理化指标 2）使用方法： a、质量要求较高的钢种应采用无渣工艺，或扒去初炼炉渣重新造精炼渣。 b、出钢过程中应向钢包内加入脱氧剂，使钢中溶解氧含量≤10ppm，TFeO＜1.0%。 c、到LF工位，加精炼渣料后给电，加热熔化后再加入埋弧渣。按3—5kg/t钢（交流钢包炉）或5—8kg/t钢（直流钢包炉）加入，具体根据发泡高度确定。 d、加入埋弧渣后，要有氩气搅拌，氩气流量控制在3—5NL/min。 3、合金包芯线 1）钙铁包芯线主要理化指标（使用量0.5kg—1.0kg/t钢）

2）铝线和金属钙线等主要技术条件 3）硅钙线成份要求： 4、预熔型精炼合成渣的作用及主要理化指标 1）主要理化指标 2）使用方法： 加入量为5—7kg/t钢左右，出钢前全部加入钢包底部。也可分两次加入，先包底加入50%，剩余部份随钢流加入，LF炉视情况进行少量调整，具体加入量根据现场工艺条件决定。 二、LF炉主体设备 1、变压器及二次回路 2、电极、电极提升柱及电极臂 3、炉盖及抽气罩 4、吹氩搅拌系统 5、钢包及钢包运输车 6、渣料、合金加入及称量系统

三、LF炉工艺流程 80吨顶底转炉挡渣出钢（全程吹氩）吹氩站吹氩测温、定氧、取样喂铝线测温、定氧、取样钢包吊运到LF炉精炼站钢包车上进准备位测温预吹氩钢包入加热位加热、造渣调成份取样、测温定氧喂线、软吹氩（喂钙铁线或硅钙线）加保温剂连铸 四、白渣精炼工艺要点 1、主要化学反应 1）石墨电极与渣中氧化物反应： C+(FeO)=【Fe】+｛CO｝ C+(MnO)=【Mn】+｛CO｝ 上述反应不仅提高了熔渣的还原性，而且还提高合金吸收率，生成CO使LF炉内气氛更具还原性。 2）脱硫反应式为： 【FeS】+(CaO)=(CaS)+ (FeO) 脱硫能力用分配系数Ls表示： Ls=(S)%/【S】% 当溶解氧不变时，硫的分配系数随(CaO)的增大而增大，随(FeO)、（SiO2）的增加而减少。 2、白渣精炼工艺要点 1）挡渣出钢，控制吨钢水下渣量不大于5kg/t。

锅炉“四管”防磨防爆管理细则

云南华电镇雄发电有限公司 锅炉“四管”防磨防爆管理细则 1 目的 为了防止锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器（以下简称锅炉“四管”）因磨损、超温、膨胀受阻、吹损、砸伤、管材使用不规范、检修工艺不佳等造成的泄漏，提高锅炉运行的可靠性和经济性，杜绝锅炉非计划停运，根据有关规定并结合现场实际，特制定本制度。 2 范围 本制度适用于云南华电镇雄发电有限公司（以下简称“镇雄公司”）锅炉“四管”防磨防爆管理工作，对与此相关的检修、运行和技术监督管理进行规定。 3 工作目标和方针 3.1 工作目标 不发生因磨损、超温、膨胀受阻、吹损、砸伤、检修工艺不佳以及材料寿命失效而发生锅炉“四管”泄漏事故。 3.2 工作方针 3.2.1 杜绝锅炉“四管”泄漏，要坚持“预防为主、质量第一”的方针，做到“分工明确、责任到人、检查到位”，在实际中“趋势分析，超前预防、逢停必查、查修分离”，充分利用每次的停炉检修时机进行全面检查，发现问题及时采取措施，杜绝锅炉“四管”泄漏的发生。要做好技术监督日常工作，搞好调查研究，掌握锅炉“四管”泄漏的现状和规律，及时发现问题并采取措施，防止事故发生和扩大。

做好锅炉给水水质的监督控制、锅炉超温控制、锅炉吹灰管理及锅炉结焦控制工作，加强运行调整、严格执行吹灰制度和垮灰垮焦管理办法，避免由于运行原因造成锅炉“四管”泄漏。 3.2.2 杜绝锅炉“四管”泄漏的发生，必须坚持锅炉设备全过程管理，加强各个环节的质量意识。在锅炉的检验、运行、检修、技改、燃料采购和备品备件采购等各个环节均应严格遵守技术管理规定，严把质量关。 4 依据 4.1 中国华电集团公司防止火电厂锅炉“四管”泄漏管理暂行规定； 4.2 DL/T 748.2-2001 火力发电厂锅炉机组检修导则第2部分：锅炉本体检修； 4.3 DL 647-2004 电站锅炉压力容器检验规程； 4.4 D/T 438-2009 火力发电厂金属技术监督规程； 4.5 DL/T 869-2004 火力发电厂焊接技术规程； 4.6 DL/T 819-2002 火力发电厂焊接热处理技术规程； 4.7 D/T 715-2000 火力发电厂金属材料选用导则； 4.8 DL/T 5366-2006 火力发电厂汽水管道应力计算技术规程； 4.9 DL/T 5210.5-2009 电力建设施工质量验收及评价规程(管道及系统篇）； 4.10 GB 9222—1988水管锅炉受压元件强度计算。 4.11 2×600MW机组锅炉检修规程； 4.12 2×600MW机组运行规程锅炉篇； 4.13 2×600MW机组运行规程化学篇；

锅炉爆管典型事故案例及分析

锅炉典型事故案例及分析 第一节锅炉承压部件泄露或爆破事故大型火力发电机组的非停事故大部分是由锅炉引起的。随着锅炉机组容量增大，“四管”爆泄事故呈现增多趋势，严重影响锅炉的安全性，对机组运行的经济性影响也很大。有的电厂因过热器、再热器管壁长期超温爆管，不得不降低汽温5~10℃运行；而主汽温度和再热汽温度每降低10℃，机组的供电煤耗将增加0.7~1.1g/kWh；主蒸汽压力每降低1MPa，将影响供电煤耗2g/kWh。为了防止锅炉承压部件爆泄事故，必须严格执行《实施细则》中关于防止承压部件爆泄的措施及相关规程制度。 一.锅炉承压部件泄露或爆破的现象及原因 （一）“四管”爆泄的现象 水冷壁、过热器、再热器、省煤器在承受压力条件下破损，称为爆管。 受热面泄露时，炉膛或烟道内有爆破或泄露声，烟气温度降低、两侧烟温偏差增大，排烟温度降低，引风机出力增大，炉膛负压指示偏正。 省煤器泄露时，在省煤器灰斗中可以看到湿灰甚至灰水渗出，给水流量不正常地大于蒸汽流量，泄露侧空预器热风温度降低；过热

器和再热器泄露时蒸汽压力下降，蒸汽温度不稳定，泄露处由明显泄露声；水冷壁爆破时，炉膛内发出强烈响声，炉膛向外冒烟、冒火和冒汽，燃烧不稳定甚至发生锅炉灭火，锅炉炉膛出口温度降低，主汽压、主汽温下降较快，给水量大量增加。 受热面炉管泄露后，发现或停炉不及时往往会冲刷其他管段，造成事故扩大。 （二）锅炉爆管原因 （1）锅炉运行中操作不当，炉管受热或冷却不均匀，产生较大的应力。 1)冷炉进水时，水温或上水速度不符合规定；启动时，升温升压 或升负荷速度过快；停炉时冷却过快。 2)机组在启停或变工况运行时，工作压力周期性变化导致机械应 力周期性变化；同时，高温蒸汽管道和部件由于温度交变产生热应力，两者共同作用造成承压部件发生疲劳破坏。 （2）运行中汽温超限，使管子过热，蠕变速度加快 1)超温与过热。超温是指金属超过额定温度运行。超温分为长期 超温和短期超温，长期超温和短期超温是一个相对概念，没有严格时间限定。超温是指运行而言，过热是针对爆管而言。过热可分为长期过热和短期过热两大类，长期过热爆管是指金属在应力和超温温度的长期作用下导致爆破，其温度水平要比短期过热的水平低很多，通常不超过钢的临界点温度。短期过热爆管是指，在短期内由于管子温度升高在应力作用下爆破，其

轴承故障原因分析及处理方法

轴承故障原因分析及处理方法 [摘要]： 本文介绍了轴承常见故障和处理办法，总结了避免故障发生的几种办法，保证生产的连续性。 [关键字]：轴承；故障率高；处理措施； 一、前言： 轴承是生产线设备上常用的支撑轴零件，它可以引导轴的旋转，也可以承受轴上空转的零件，由于其使用量大，生产过程中经常出现故障，给车间生产的连续性和产品质量的保障带来严重影响。因此，迅速判断故障产生的原因，采取得当的解决措施，保证设备的连续运行是确保产品质量的重要基础和保证。 二、轴承故障原因分析： 导致轴承故障率升高的常见原因： 1、润滑不良，如润滑不足或过分润滑，润滑油质量不符合要求，变质或有杂物。 2、轴承异常，如轴承损坏，轴承装配工艺差，轴承各部位间隙调整不符合要求。 3、振动大，如联轴器找正工艺差不符合要求，转子存在动、静不平衡，基础刚性差、地脚空虚以及旋转失衡，喘振。 三、轴承发生故障时的处理方法： 轴承出现故障时，应从以下几个方面解决问题

1、加油不恰当，润滑油加的过多或过少。应当按工作的的要求定期给轴承加油。轴承加油后有时也会出现温度高的情况，这主要是加油过多。 2、轴承所加油脂不符号要求或被污染。润滑油脂选用不合适，不易形成均匀的润滑油膜。无法减少轴承内部的摩擦和磨损，润滑不足，轴承温度升高。当不同型号的油脂混合时可能发生化学反应，造成油脂变质，结块，降低润滑效果。加注油脂的过程中落入灰尘，造成油脂污染，会导致油脂劣化破坏轴承润滑，进而使轴承损坏。因此应选用合适的油脂，检修中对轴承清洗，对加油油嘴进行检查疏通，不同型号的油脂不能混合使用，若更换其他型号的油脂时，应先将原来的油脂清理干净；运行维护中定期加油，油脂应妥善保管做好防潮防尘措施。 3、确认不存在上面的问题后再检查联轴器找正情况和轴承质量。联轴器的找正要符合工艺标准。在设备维修检查时看轴承有无咬坏和磨损；检查轴承的内外圈，滚动体，保持架其表面光洁度以及有无裂痕和锈蚀，凹坑，过热变色等现象。检查轴承的游隙是否超标，若有以上情况要立即更换新的轴承。轴承的配合，轴承在安装时内径与轴，外径与外壳的配合非常重要，配合过松时，配合面会产生相对滑动称做蠕变。蠕变一但产生会磨损破坏面，损伤轴或外壳，而且磨损粉末会侵入轴承内部，造成发热，振动或损坏轴承。过盈过大时，会导致外圈外径变小或内圈内径变大，减少轴承内部的游隙。轴承各部配合间隙的调整，间隙过小时由于油脂在间隙内摩擦损失过大也会引起轴承发热。同时，间隙过小时，油量减小，来不及带走摩擦产生的热

WNS型热水锅炉管板裂纹原因分析及其设计优化

文章编号:100428774(2009)032502 04 第一作者:王小平(1965-),1985年毕业于甘肃工业大学焊接专业,从事锅炉压力容器检验工作。 WNS 型热水锅炉管板裂纹原因分析 及其设计优化 收稿日期:2009204208 王小平,吴恭平,赵吉鹏,王旭 (甘肃省锅炉压力容器检验研究中心,兰州730030) The R easons of the Tube -s heet Crack and Op tim izi ng Desi gn ofWNS H otW a ter Boilers WA NG Xiao 2ping ,WU Gong 2ping ,Z HAO Ji 2peng ,WANG Xu (Gansu Boiler and Pressure V esse I nspecti o n Research Centre ,Lanz hou 730030,Ch i n a) 摘 要:针对多台WNS 型热水锅炉回燃室管板出现裂纹泄漏的案例,对长期工作于高温烟 气环境中的热水锅炉管板的失效过程和失效原因进行了分析,认为水循环设计不良、烟管管端焊接结构不合理是导致WNS 型锅炉管板裂纹频发泄漏事故的主要原因,优化水循环设计及烟管管端焊接结构等可以根本解决管板裂纹问题。 关键词:WNS 热水锅炉;管板;裂纹;设计优化中图分类号:TK229 文献标识码:B 0 前言 WNS 型燃气热水锅炉因体积小、结构紧凑、操 作简便、热效率高,近年来被广泛采用。由于设计制造及使用方面的原因,WNS 型燃气热水锅炉高温区管板及烟管管端出现裂纹泄漏的案例屡见不鲜,其损坏型式多种多样,原因分析结果也大致类同,但都未从根本上提出解决问题的方案。针对WNS 型燃气热水锅炉的特点及普遍存在的问题,我们研究小组用3年多时间专门对近20台WNS 型燃气热水锅炉管板裂纹泄漏案例进行了跟踪调查和分析。调查发现出现管板裂纹泄漏事故的该型号热水锅炉,大多使用一年左右,且修理后管板裂纹泄漏事故依然频繁发生,少部分发生在使用3、4年后。本文以某真空厂及兰铝物业公司的4台WNS 型燃气热水锅炉为例,分析该类锅炉管板及烟管产生裂纹泄漏事故的原因,并提出了解决的办法。 1 检验情况 1.1 某真空厂锅炉检验情况 某真空厂2005年10月安装杭州某厂制造的2台燃气热水锅炉(型号为WNS 4.2)1.0/95/70) Q ,WNS 5.6)1.25/95/70)Q ),同年11月18日投 入运行,2006年10月进行定期检验,发现回燃室管板结水垢1.5mm ,无其他异常。11月18日再次投入运行,2007年1月21日发现5.6M W 热水锅炉回燃室管板泄漏而停炉,2007年2月20日发现4.2M W 热水锅炉回燃室管板泄漏,经过紧急抢修后运行至采暖期结束。4月23日对2台锅炉进行全面检验,情况如下。 (1)2台锅炉为卧式内燃三回程结构,波形炉胆(后部为锥形),烟管(20# ,<63.5@3.5)为环形布置,回燃室管板为20g ,51600@16。下部炉体正中间单侧进水(2@<150),顶部正中间出水(<200),进出口均设有挡水板(L =950mm ),挡板四侧开孔(<12)。 (2)回燃室烟管管端及焊缝过热开裂,主要集中在管板的上半区,5.6M W 热水锅炉达30多处,4.2M W 热水锅炉达20多处,最严重的裂纹(贯穿)长约30mm,未开裂管端也有不同程度的过热现象。(3)回燃室管板水侧水垢约3.0mm,管束间有大量垢渣堆积。 (4)回燃室烟管与管板的焊接质量较差,焊角高度不足,成型较差;部分管端伸出长度超标,伸出

电厂锅炉事故分析与处理

电厂锅炉事故分析与处理 发表时间：2019-03-27T15:59:30.377Z 来源：《电力设备》2018年第28期作者：吕鹏[导读] 摘要：锅炉是生产高温热水和水蒸气的设备，能够为我们的日常生产和生活提供动力和热能，因此应用十分广泛。 （神华亿利能源有限责任公司电厂内蒙古鄂尔多斯 014300）摘要：锅炉是生产高温热水和水蒸气的设备，能够为我们的日常生产和生活提供动力和热能，因此应用十分广泛。锅炉的安全程度与电厂的安全与否是密切相关的，如果锅炉出现安全故障，势必会给电厂造成无法估量的损失。因此，“如何避免锅炉事故的发生”成为了整个电厂安全规划中的重点解决项目。因此，分析了故障产生的原因，并提出相应的预防措施，以期能够为锅炉防护问题提供一些借鉴。 关键词：电厂；锅炉；事故分析 一、电厂锅炉常见事故分析 1、水冷壁管爆破事故 出现此事故时炉膛内不仅会传出爆破声，还会出现炉膛内风压偏正和汽包水位下降等现象，这样会呈现出水流量大而蒸汽流量小的现象，锅炉两侧的烟温度、汽温偏差会明显加大，这时锅炉燃烧会出现不稳定甚至是灭火现象，在锅炉设备的检查孔和门孔处还会出现汽水喷声，在锅炉墙和门孔相接不严实的位置，还会有烟气或者蒸汽喷出。发生此事故的原因有很多，冷炉内在注水时，不能够控制其水温和进水速度，甚至直接超出了设备规定的范围；在锅炉设备启动时，进行的升压、升温和升负荷速度过快；停止锅炉设备运转时，锅炉冷却速度过快，防水过快等。这些因素都会使锅炉管壁的受热和冷却出现不均匀现象，过大的热应力会导致水冷壁爆管。 2、过热器和再热器爆管事故 过热器爆管时，锅炉会有一系列的反应现象：在过热器区域内会有蒸汽喷出的声音，炉膛本身呈现的负压也会逐步下降，甚至变成正压，在锅炉墙面和入孔等一些交接不够严密的地方会出现冒烟或冒蒸汽的现象，爆破点后烟道两侧有烟温差，过热器泄漏一侧烟温降低，爆破点前过热汽温降低，爆破点后过热汽温偏高，汽压下降，如果蒸汽流量小而水流量较之偏大，省煤器集灰斗内就会出现一些潮湿的细碎灰尘，再热器的爆管现象和过热器是想死的，汽轮机中压缸汽压下降。过热器爆管的原因主要表现为，汽包内的汽和水相互分离不正常，锅炉内的水质不合乎科学质量，管内壁的税后过厚，炉膛内结渣，其出烟口的温度会快速上升，结果就导致管道内壁的温度超过其承受力；管道外部受高温的腐蚀和磨损，蒸汽侧腐蚀等；锅炉停止运行时没有对过热器进行保护或保护不良；过热器的内部系统需要进行设计，而设计不合理也是导致过热器和再热器爆管的重要原因之一。另外还有一些原因 (1)由于甲粗粉分离器回粉管堵塞时间长，制粉系统不能正常制粉，粉仓粉位太低。(2)粉标在粉位低时测量不准，司炉判断有误，心中无数。(3)司炉调整不当，炉内过剩空气量太大，降低了炉膛温度;粉位太低使部分给粉机下粉不正常，造成瞬间燃料减少较多，燃料放热量减少，进一步降低了炉膛温度，在燃烧不稳时司炉未有及时投油助燃，造成锅炉熄火。(4)锅炉熄火后，机、电专业没能及时将负荷降至规定值，是主汽温、汽压下降较多的原因。 3、省煤器爆管事故 省煤器爆管事故发生时，会有明显的事故异常现象。给水的流量不正常，汽包水位下降；省煤器烟道会出现和平常声音不同的异常声响；灰斗里存在超时细碎灰尘；省煤器的出口左右两侧烟温差会明显增大；用于预热的空气预热器出口的风温会比平时有所下降；烟道通风的阻力明显增加。引起上述一系列异常现象的原因主要有：给水的质量没有达到科学要求，管道内壁发生氧腐蚀，省煤器管道受到较为严重的磨损；烟气管道侧壁受到低温腐蚀，使得省煤器管道内壁变薄；如果经常开启和停止机器，给水的温度较为多变，会造成管道产生热应力，对管子产生极大的损坏；制造和安装锅炉时质量不合格。 4、安全阀故障 锅炉安全阀是一种十分有用的保护性设备，当锅炉受压超过限定的数值之后，安全阀就会自动打开，并将过剩的介质排放到大气中，以确保锅炉工作的顺利进行。如果安全阀出现泄漏问题则会使系统中汽水失去平衡，从而影响到工作人员及机构的安全。一般这些故障具体体现在两个方面：安全阀附近有较轻微但频率很高的泄漏声；从安全阀排气管中排出的气体附带有轻微的蒸汽。 5、过热器、再热器故障 过热器主要的职能是将饱和蒸汽加热成为特定温度的过热蒸汽，目的是为了提高电厂的热循环效率。再热器则主要以汽轮机做功，将蒸汽返回到锅炉当中重新加热并控制到规定的温度，然后将其再送回汽轮机的低压缸中做功的循环过程。然而过热器和再热器也容易出现故障，具体表现在受热面外壁腐蚀且内壁结垢、灌排磨损、管排变形或者磨损等方面。 二、预防措施 1、水冷壁管爆炸后的处理措施 如果水冷壁管发生爆破，但是汽水的泄漏并不十分严重可以再维持正常的汽包水位与炉膛负压的情况下，对锅炉进行减负荷运行等措施以待调峰停炉。在此基本措施情况下，还要注意对锅炉性能的监视，对锅炉爆炸的发展势态进行密切关注。如果爆炸后，出现了较为严重的汽水泄漏情况，此情况下锅炉已经不能够维持正常的汽包水位和炉膛的负压，燃烧现象严重，就要及时进行事故停炉。之后还要能够进行紧急处理，用引风机将锅炉内泄漏出的蒸汽抽出来，增加给水量以用来维持水位稳定。如果水位很难维持，就要切断进水量。 2、省煤器爆管事故后的处理措施 省煤器爆管事故的损坏也分为轻微和严重两种情况。省煤器的损坏较轻微的情况，如果可以维持汽包正常水位，锅炉能够实现在降低负荷的情况下维持正常的运行，那么可以实行调度停炉，但是要注意加强监视。在泄漏严重的情况下，锅炉的运行已经不能够维持正常的炉膛负压，要及时进行事故停炉处理，可以防止事故扩大化。值得一提的是，进行停炉处理后腰继续开启引风机，这样可以维持锅炉炉膛负压。部分锅炉内安置有省煤器再循环装置，锅炉停炉后不能够开启再循环阀，否则会使汽包内的水在泄漏处漏掉。 3、安全阀故障的预防措施 如果想要从根本上解决锅炉安全阀上存在的安全隐患，要从以下几个方面着手处理：首先，要提高锅炉运行人员的操作水平，这也是避免故障发生的根本性措施。只有电厂员工了解到安全阀对锅炉的重要性，熟练操作技术，才会根据锅炉原定的参数进行适当的压紧调整，确保无泄漏发生。因此，企业可以加强多安全阀检修工艺的培训，以提高员工的基本技能；其次，在安全阀的检修过程中，要细致的对阀头、阀座等重要地方的损害情况进行认真检查和分析，并根据检查的实际情况制定检修措施；最后，阀门如果需要重修，则一定要严格按照规定的步骤进行作业。

国产锅炉四管漏泄原因分析及解决措施

国产锅炉四管漏泄原因分析及解决措施 国产锅炉四管漏泄原因分析及解决措施暴庆民武映健李国军 (辽宁华电铁岭发电有限公司,辽宁华电铁岭112000)摘要:通过多年来统计数据分析比较了爆管多种原因及改进措施，对同类机组有借鉴价值。关键词:锅炉四管漏泄热偏差可靠性1概况 随着现代电站的不断发展，电站锅炉越来越更加庞大而复杂，任何一个零部件的损坏，特别是承压部件的损坏都可能导致机组停运。尤其是国产机组整体设计大部分是引进技术，在设计上存在着技术上的领会不透，系统考虑不全面等等原因，而在制造上要求上又不能达到设计标准，导致运行中的锅炉水冷壁、过热器、再热器和省煤器（以下简称锅炉四管）等部位漏泄约占锅炉全部事故的40--60%，甚至达70%，因此减少锅炉四管漏泄次数，降低锅炉强迫停运时间是提高锅炉运行可靠性和经济性的关键因素。 铁岭发电厂一期工程4×300MW发电机组，发电锅炉配哈尔滨锅炉厂引进美国CE公司专利技术制造的亚临界自然循环汽包炉，型号为HG-1021/18.2-YM4，锅炉按CE公司传统的单炉膛П型布置，燃烧器采用四角布置的摆动式，假想切圆逆时针旋转，切向燃烧。燃烧器可上下摆动±30度。炉膛断面尺寸为14048×11858mm。2四管漏泄情况统计分析 铁岭电厂4台锅炉自投入运行以来，截止到2005年12月底的四管漏

泄情况统计分析（含水压渗漏）结果如下： (1)按漏泄原因性质分类 各类原因漏泄次数比例表1 原因次数比例 过热2631.33% 原始缺陷2327.71% 磨损44.82% 焊接缺陷2125.30% 吹灰器89.64% 其它11.20% 合计833漏泄原因分析 从上面统计中可以看出，过热、原始缺陷、焊接质量、磨损、吹灰器故障等是导致四管漏泄的原因，而过热超温、原始缺陷、焊接缺陷是导致四管漏泄的最主要原因。发生的部位集中在工质温度和金属温度最高的再热器和过热器上。 3.1过热超温 从表1中可以看出共有26次由于管材过热超温造成的漏泄，占数的32.14%，过热器和再热器是工质温度和金属温度最高的部件，受热面过热超温后，管材金属温度超过允许使用的极限温度，发生内部组织变化，降低了许用应力，管子在内压力下产生塑性变形，最后导致爆破。

垃圾电站锅炉外连接管爆管事故分析(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 垃圾电站锅炉外连接管爆管事故分析(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-2612-19 垃圾电站锅炉外连接管爆管事故分 析(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 摘要：本文从全方面对一起十分罕见的垃圾电站锅炉外连接管爆管事故的原因调查进行了细致的分析，并由此从垃圾电站的安全环保设计、合理运行角度控制垃圾焚烧炉的稳定燃烧以及对垃圾电站锅炉的检验三个方面提出了确保垃圾电站锅炉安全运行的改进建议。 关键词：垃圾电站爆管事故教训思考 Abstract: Based on the investigation on the causes of a rare accident of the external junction pipe cracking of the boiler in a garbage incineration power plant, this article gives a detailed analysis and provides suggestions on the safe operation of boiler of

滚动轴承故障诊断与分析..

滚动轴承故障诊断与分析Examination and analysis of serious break fault down in rolling bearing 学院：机械与汽车工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：2010020101 姓名： 学号： 指导老师：王林鸿

摘要:滚动轴承是旋转机械中应用最广的机器零件，也是最易损坏的元件之一, 旋转机械的许多故障都与滚动轴承有关，轴承的工作好坏对机器的工作状态有很大的影响，其缺陷会产生设备的振动或噪声，甚至造成设备损坏。因此, 对滚动轴承故障的诊断分析, 在生产实际中尤为重要。 关键词：滚动轴承故障诊断振动 Abstract: Rolling bearing is the most widely used in rotating machinery of the machine parts, is also one of the most easily damaged components. Many of the rotating machinery fault associated with rolling bearings, bearing the work of good or bad has great influence to the working state of the machine, its defect can produce equipment of vibration or noise, and even cause equipment damage. Therefore, the diagnosis of rolling bearing fault analysis, is especially important in the practical production. Key words: rolling bearing fault diagnosis vibration 引言：滚动轴承是机器的易损件之一，据不完全统计，旋转机械的故障约有30％ 是因滚动轴承引起的，由此可见滚动轴承故障诊断工作的重要性。如何准确判断出它的末期故障是非常重要的，可减少不必要的停机修理，延长设备的使用寿命，避免事故停机。滚动轴承在运转过程中可能会由于各种原因引起损坏，如装配不当、润滑不良、水分和异物侵入、腐蚀和过载等。即使在安装、润滑和使用维护都正常的情况下，经过一段时间运转，轴承也会出现疲劳剥落和磨损。总之，滚动轴承的故障原因是十分复杂的，因而对作为运转机械最重要件之一的轴承，进行状态检测和故障诊断具有重要的实际意义，这也是机械故障诊断领域的重点。 一滚动轴承故障诊断分析方法 1滚动轴承故障诊断传统的分析方法 1.1振动信号分析诊断 振动信号分析方法包括简易诊断法、冲击脉冲法（SPM法）、共振解调法（IFD 法）。振动诊断是检测诊断的重要工具之一。 （1）常用的简易诊断法有：振幅值诊断法，反应的是某时刻振幅的最大值，适用于表面点蚀损伤之类的具有瞬时冲击的故障诊断；波峰因素诊断法，表示的