锅炉侧一旦发生事故，70%的原因在于四管泄漏

对于燃煤火电机组来说，约70%的事故来自锅炉侧。 锅炉侧一旦发生事故，70%的原因是四管泄漏。

四类管子（水冷壁、过热器、再热器、省煤器（简称锅炉“四小管”））泄漏或爆炸事故会导致锅炉停运，造成非计划停运约占40%机组不停机时间的%，少发电量占全部意外少发电量的50%以上，是影响发电机组安全经济运行的主要因素。

近年来，随着机组运行时间的延长，锅炉受压部件金属材料逐渐老化。 随着高硫煤长期燃烧引起的高温腐蚀、深度调峰和机组启停引起的应力集中和裂纹缺陷，锅炉受热面和承压部件的故障日益频繁，机组非计划停运的概率大大增加。 机组非计划停运不仅给企业造成经济损失，而且影响电网的正常调度，造成企业信誉丧失。 为了防止锅炉管爆炸，保证机组稳定运行，机组检修时必须对四根锅炉管进行全方位、系统的防磨、防爆检查。

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“四管”爆炸、泄漏原因分析

电站锅炉“四管”常见的失效类型有腐蚀、管道及焊接缺陷、过热管爆炸、磨损减薄、应力集中、疲劳开裂、机械损伤等，各受热面的泄漏失效类型不同。 其中，水冷壁主要是由高温腐蚀磨损变薄造成的。 过热器主要是焊接缺陷、过热爆管、磨损、腐蚀造成的，再热器主要是焊接缺陷、过热、磨损造成的。 主要是省煤器主要是由于飞灰磨损而变薄。

水冷壁焊接深度过深，翅片不均匀磨损，爆管。

过热器翅片焊缝和管对接焊缝裂纹

再热器翅片焊缝严重咬边

并且弯头耐火材料脱落漏水

省煤器焊缝未熔合，壁封处漏风

● 磨损

飞灰磨损和机械磨损在四个锅炉管上很常见。 粉煤灰磨损常发生在低温过热器和省煤器区域、烟气走廊、出口管道、吹灰器和人孔门周围。 运行过程中，过热器和再热器管段会对管排和管夹产生机械损伤。 磨损，磨损后容易发生泄漏。

省煤器管排比较密集，烟气含量高，流速快。 炉膛烟气中大量灰粒流向省煤器尾部，加剧其磨损。 磨损管的特点是断裂处管壁减薄成刀口状，磨损表面光滑，金相组织不发生变化，管径一般不发生变化。

●腐蚀

虽然腐蚀爆管所占比例较低，但由于其突发性和不可预测性，一旦发生往往会造成大范围的破坏。 腐蚀爆管的特点是管壁呈点状或坑状腐蚀，金相组织无变化，断面有裂纹，爆口宽而钝。 按腐蚀机理可分为水侧腐蚀和烟气侧腐蚀。

水侧腐蚀是指水处理设备中碱性或酸性物质及其他杂质引起的腐蚀和损坏，主要包括有氧腐蚀、垢下腐蚀、氢损坏等。氧腐蚀易发生在省煤器、过热器和再热器管段； 水垢腐蚀主要发生在水冷壁和低温过热器； 氢腐蚀主要发生在水冷壁处。 烟气侧腐蚀主要是硫腐蚀。 低温硫腐蚀主要发生在省煤器管段； 高温硫腐蚀主要发生在水冷壁、过热器和再热器管段。

●热疲劳

热疲劳是指锅炉管子在温度反复变化时，因热应力而引起的疲劳损伤。 热疲劳管爆炸的特点是由外向内发展的环形裂纹； 龟形裂纹以横向裂纹为主； 短而粗的楔形裂缝充满了腐蚀产物。

产生热疲劳的原因有：炉膛用水吹灰，管壁温度急剧变化引起热震； 温度过高导致管材疲劳强度下降； 基本负荷机组参与调峰运行、频繁启停、变负荷运行。

●过热

超温过热管爆炸主要发生在锅炉高温对流过热器和高温再热器管段。 也可能出现低温过热器和省煤器管。 短期过热是指当管壁温度超过材料的下临界温度时，材料强度显着下降。 在内压作用下，发生膨胀、爆管。 长期过热是指管壁温度长期高于设计温度且低于材料的下临界温度。 超温幅度不大但时间较长。 管材的机械性能恶化，导致最薄弱部位出现脆裂和爆裂。 长期超温可分为高温蠕变型、应力氧化开裂型和氧化减薄型。

●焊接质量问题

受热面管道需要承受高压和高温。 一旦焊接出现未熔合、未焊透、夹渣、咬边等质量缺陷，管道在高压环境下运行时将无法承受内压，可能发生爆炸。 管理现象。

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四锅炉管防磨爆常见难点

传统的锅炉检查方法主要是人工搭设脚手架或升降平台进行检查。 外壁检查依靠肉眼观察和触摸方法，内壁采用测厚仪、漏磁检测仪等随机检查管内情况。 锅炉内部工作环境恶劣，工作量大，进度慢，成本高。 而且依赖人员经验，数据不完善，容易漏检。

随着机组温度、压力参数的升高，受热面结构变得复杂，配煤、燃烧引起的焦化腐蚀增加，锅炉四管爆炸、泄漏的概率进一步增大，以下是防磨损和防爆方面的一般困难：

(1)锅炉结构复杂，四管数量较多。 以某电厂百万级锅炉为例，共有水冷壁4117个、过热器4178个、再热器2462个、省煤器708个，焊缝总数超过20万个。 检查费时费力，而且很容易漏检。 ，错误检测。

(2)受热面管材质、规格、焊接接头多样。 为了节省成本，各级过热器、再热器等管排往往分段选用，并采用不同的高强度热合金钢，造成大量的异种钢焊缝。

(3)数据统计工作复杂。 锅炉防磨防爆工作涉及运行、检修、维护、技术监督等工种以及锅炉、化学、金属、热工等专业。 大量的数据和信息需要及时查询、共享和协作。 按照常规的抗磨、抗爆方法，将面临大量复杂的数据统计工作。

(4)维修人员流动性大，缺乏全面、系统的培训手段，缺乏耐磨、防爆技能和经验。

针对以上问题，各电厂高度重视，采用新技术、新方法，尽快改善锅炉耐磨防爆，适应超超临界锅炉技术的发展趋势和要求，大幅减少不停机泄漏，提高运行安全性和经济性。 以及一个亟待解决的问题。

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水冷壁式爬行机器人

我公司针对水冷壁检测问题进行了研究。 研发团队通过电厂现场考察和多次实际设计试验，成功研发出水冷壁爬行机器人。

水冷壁爬行机器人可以替代人工对水冷壁进行检查。 该机器人采用永磁技术吸附在水冷壁上，可以在水冷壁上移动。 可以高精度测量每根管子的厚度，并通过实时高清视频完成水冷检查。 排出管内壁浮尘清洗、排出管外观检查、自动检测排出管壁厚、缺陷定位等，可自动记录对应管道的测厚数据，自动排除有问题的管道喷码，实现问题检测。 电厂水冷壁磨损防爆智能全方位检测。

机器人采用磁性吸附结构，能在炉体范围内可靠爬行，垂直拉力大于200kg。 整体尺寸小巧紧凑，尺寸为700*360*150mm，方便进入锅炉。 可根据不同的任务组装模块，包括驱动行走机构、检测机构、清洁装置、显示控制器等。

驱动行走机构包括机体、减速电机、机架和橡胶履带，减速电机安装在机体内。

检测机构包括高清摄像头、电磁超声波测厚仪和定位装置，分别安装在车体上。 摄像头采用2兆像素CMOS图像传感器，可以检测并记录现场环境、机器人行走、管壁外观磨损情况。 电磁超声测厚装置无需耦合剂，可测量管材壁厚，精度可达0.1mm；

清洗装置由两台高压水喷淋装置组成，分布在车身前端。 冲洗力可达5MPa，高效冲洗结焦、结渣；

显示控制器采用7英寸高清触摸屏Android系统控制终端，控制爬行机器人在水冷墙上的行走、检测、清洁和厚度显示。

另外可定制内壁腐蚀坑检测，可加装漏磁检测、脉冲涡流检测或冷阴极数字射线检测。

水冷壁爬行机器人检测实时显示

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管屏扫描仪

伸缩管屏扫描仪是我公司使用的手持式专用管屏检测设备，用于水冷壁、低温再热器、省煤器、密集区域等大面积检测区域的耐磨、防爆检测。管板。 可以有效提高检测速度，减少检测人员的投入。 大面积管屏超声波测厚、外观视频检测、管道蠕变检测等无需打磨即可快速完成，并且外观视频和厚度数据可同时保存，方便后期验证。

● 视频检测

前端配备高清图像传感器、高亮度LED照明、实时高清摄影，可检测管壁外表面结焦、腐蚀、损伤、大裂纹等情况。 具有存储检测数据的功能，方便后期验证。

●高精度厚度测量

采用电磁超声波测厚装置，无需耦合剂，检测精度0.01mm，检测范围1.5-100mm。 传统的超声波测厚方法消除了必须使用耦合剂来测量厚度的不便。

●管道蠕变检测

可配备高精度电子卡规，快速检测管道外径，同时对蠕变膨胀过大的管道进行报警。

●管屏水平移动平台

加热面磨损、厚度测量、蠕变膨胀等检查大多需要横向移动。 该设计采用双排交错滚轮作为滚动机构，确保在管道上平稳移动，无颠簸。 底部设有永磁体，有效吸附在检测面上，可轻松推动，不易滑落。

水冷壁管屏面积大、数量多，检查工作量巨大。 传统的超声波测厚仪用于检测，需要先抛光，然后测量厚度，然后记录。 单点检查需要三个人才能完成。 管筛扫描仪用于检测多排水平管筛，无需抛光。 自动测量厚度并记录厚度测量数据。 一个人即可完成三个人的工作，大大提高了检测效率，有效减少了检测人员的投入。

再热器和省煤器的管屏排列紧密，管屏间距较小，人员无法进入。 只能手动检查外部三个管屏。 剩余的管屏只能进行不检查的检查，或者可以手动打开管屏进入。 检测效率低。 成本低，成本高。 使用伸缩式管屏扫描仪，可以快速完成距离大于40mm的管屏检查。

伸缩管屏扫描仪解决了小区域人员无法进入盲区进行检查的问题，减少了这些区域的爆管事故。 巡检速度快，一个人可完成三个人的工作，节省人工75%，大大降低成本和工期。 是抗磨防爆检测技术的重大变革，为锅炉安全运行提供了有力保障。

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拥抱机器人

拥抱式爬行机器人是我公司用于替代人工对火电锅炉受热面外径30-70mm的不锈钢、碳钢或其他高压高温管道进行检测的专用智能无损检测仪器。 。 前端配备高清图像传感器，可检测管壁外表面结焦、腐蚀、损伤、大裂纹等情况； 采用无耦合剂的电磁超声测厚装置，检测精度0.01mm，检测范围1.5-100mm； 管径呈线性传感器可检测管径尺寸，有效识别膨胀缺陷； 具有存储检测数据的功能，方便后期验证。

过热器管屏排列紧密，容易出现飞灰磨损、烟气吹损、机械磨损、吹灰器吹损、长期超温膨胀等缺陷。 屏式过热器和末级过热器火面基本布置在炉前悬空区域，底部直达炉底。 检查困难，环境危险。 抱抱机器人可利用底部升降平台和少量脚手架完成管屏的全程巡检，杜绝漏检带来的事故隐患。

再热器的管屏排列紧密，特别是低温过热器和低温再热器。 管屏之间距离较小，人员无法进入。 只能手动检测外侧三管。 其余只能手动打开，打开管筛进行检查。 效率低、成本高。 利用配备检测探头的拥抱式爬行机器人，可以检测上述零件的厚度、膨胀、外观等缺陷。

省煤器工作在烟气温度较低的区域，一般不存在过热和损坏的问题。 但随着烟气温度降低，烟气中的硫氧化物很容易凝结成酸性液体。 另外，烟气中的灰颗粒比较坚硬，因此省煤器存在飞灰磨损、积尘、腐蚀等问题。 省煤器空间狭小，不可能依靠人员进行全部检查。 采用拥抱式爬行机器人携带检测探头，可以爬行到需要检测的部位进行检测。

另外，由于抱抱机器人可以在奥氏体不锈钢管道上爬行，因此可以配备氧化皮检测探头和内壁氧化膜厚度检测探头，完成氧化皮检测工作。 还可配备脉冲涡流检测探头，检测管屏内壁的腐蚀坑。

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结论

随着超超临界机组的运行以及新材料、新结构、新工艺的应用，安全运行方面出现了大量新问题。 锅炉“四管”的磨损防爆重在预防。 一方面，电厂需要对锅炉燃烧进行调整和优化，另一方面，检测计划也要不断更新。 传统的检测方法根据工人技术水平的不同，检测结果差异很大。 我们提出的新技术可以使检查工作透明化、可视化、流程化，以机器代替人，消除检查盲点，确保整个锅炉的问题能够及时发现，将泄漏事故消灭在萌芽状态，有效提高经济效益。

公司介绍

北京国电电力科学研究院测试技术有限公司是一家专业从事电力行业新技术、新产品研发、生产、销售和工程技术服务的高新技术企业。 近年来，锅炉抗磨防爆新技术已成功应用于多家电厂的检修中，取得了良好的经济效益和社会效益。