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锅炉承重部件的损坏及其预防

作者:admin人气:发表时间:2016-09-07 20:59
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  《电力工业锅炉监察规程》规定锅炉结构必须安全可靠的基本要求是:①锅炉各受热面均应得到可靠的冷却;②锅炉各部分受热后,其热膨胀应符合要求;③锅炉各受压部件、受压元件有足够的强度与严密性;④锅炉炉膛、烟道有一定的抗爆能力;⑤锅炉承重部件应有足够的强度、刚度与稳定性,并能适应所在地区的抗震要求;⑥锅炉结构应便于安装、维修与运行。

  以往分析锅炉部件故障失效,比较重视超温过热、腐蚀、磨损与焊接质量,是因为水管锅炉在汽、水压力作用下一旦汽管、水管、管道不能承受内压作用时,即发生爆破、泄漏;但自从采用悬吊式锅炉结构后,由于锅炉受热面、汽水联箱、管道、烟风煤粉管道都通过支吊架、梁、桁架,由钢柱承重;并以膨胀中心为零点,向下,向四周膨胀。一旦承重系统失效,部件附落,部件的几何形状即发生变化,同样可以导致锅炉部件故障失效。理论计算表明,一根细长的受热管可以承受很高的内压,但却不能承受一般的轴向压力,更不能承受侧向弯曲力的作用,所以必须重视由此而产生的变形失效。纵观锅炉承重件损坏事故,我们不难发现支吊件损坏事故的几个特点:

  (1)事故的突发性。锅炉承重部件基本可以分成三类。一类是受拉部件,如吊杆;另一类是受压部件,如钢柱、支承杆;再有一类就是受弯部件,如梁。他们都具有突发性损坏的特点,如吊杆断裂、压杆失稳和桁架失稳所谓失稳或翘曲失效是指作用在支撑杆、支柱上的压力达到某一临界水平时,它们有时会突然发生例如弓起、褶皱、弯曲等几何形状上的剧烈变化。这时从强度观点,作用力产生的应力完全在设计范围内,但剧烈的几何变形而引起的大挠度可能破坏结构的平衡,形成不稳定的构形,使其突然崩溃,即通常所谓的失稳或翘曲失效。而吊杆的断裂因为常发生在具有应力集中特征的螺扣处,因而也具有突发性。

  (2)修复困难。承重件一旦安装就位,就很难卸载,因而给修复带来难度。

  (3)力的不确定性。锅炉受热膨胀,其他受力杆件的变形,将严重影响承重部件受力状况,除带受力指示标记的吊标外,一般难以了解受力状况。

  (4)常常导致事故扩大。承重件的损坏使相邻承重件负载增加促进联锁损坏,同时也常常导致相关部件受力状况的变化而损坏。严重时可导致该部件的报废。防止支、吊件损坏,应从防止超载及维持支、吊件承载能力两方面着手。当前应注意以下问题:

  (1)锅炉钢结构的工作温度。美国锅炉规范规定承重构件受热后温度不得大于315℃,这是因为钢材的屈服强度因温度上升而急剧下降。锅炉钢柱、钢梁急剧升温发生在锅炉房着火时。《建筑设计防火规范》中规定无保护层的钢柱、钢架、钢层架耐火极限只有15分钟,说是说在大火中钢结构很快变形失效。为此要求:①锅炉油管路,电缆的铺设要离开承重部件;②一旦发生火灾要组织力量控制承重部件的温度,此时立柱和大梁的冷却至关重要。

  (2)要避免炉膛严重堆焦、转向室灰斗存灰、风道积灰与烟道存水等超载现象。

  (3)锅炉刚性梁的作用是承受一定的炉膛爆炸力,其薄弱环节是角部绞接结构。在设计抗爆压力下,刚性梁的挠度f=1/500。有怀疑时,应通过测试,确定是否需要加固。

  (4)吊杆的安全性取决于力的分配及披屋内吊杆高温部位的强度是否满足要求,最好使用有承力指示的吊架。个别吊杆弹簧压死或不承力都是不正常的现象,要作为锅炉定期检验内容加以确认调整。

  (5)现代锅炉普遍采用全密封膜式炉壁,并确立膨胀中心,为此在锅炉周围、上下设许多向构件,保证以膨胀中心为零点,向一定方向膨胀。凡是没有按设计值胀出的,必然存在残余应力,将涉及支吊架安全,务必要究其原因,以防意外。

  (6)要弄清锅炉承重部件的设计意图,哪些是受拉杆件,哪些是受压杆件,哪些接合部位要留间隙,哪些部件是要焊牢的。在安装与检修中严格贯彻设计意图,维持结构承重功能。

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