關(guān)于鍋爐漏水引發(fā)的思考

船齡十年左右的XX輪燃油鍋爐出現(xiàn)部分煙管銹穿漏水的問(wèn)題，并且在煙管下部端部與底板連接處出現(xiàn)圓形焊縫裂紋。我們經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查得出的結(jié)論是：這次問(wèn)題是由于鍋爐發(fā)生了煙管水側(cè)腐蝕以及鍋爐在燃燒運(yùn)行中熱應(yīng)力的影響。針對(duì)該輪鍋爐腐蝕問(wèn)題和出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)該型號(hào)的鍋爐進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)鍋爐爐管腐蝕和熱應(yīng)力裂紋與船員的日常管理及維護(hù)保養(yǎng)方面的相關(guān)性進(jìn)行了分析和闡述。情況說(shuō)明：XX輪是一艘于2006年12月由日本造船廠建造的巴拿馬型船舶，該船舶配備的是日本大阪鍋爐工業(yè)生產(chǎn)的燃油和廢氣組合型鍋爐。圖1

鍋爐結(jié)構(gòu)圖鍋爐參數(shù)及信息說(shuō)明：（一）型號(hào)：OVS2-125/95-25

（二）最大工作壓力：7.0bar

（三）常用壓力：6.0bar

(四)蒸發(fā)量：1575kg/h(廢氣側(cè))

1250kg/h(燃油側(cè))（五）鍋爐結(jié)構(gòu)：1、鍋爐為立式煙管鍋爐。2、廢氣側(cè)(廢氣爐)和燃油側(cè)(輔鍋爐)共用一個(gè)立式筒體作為水腔，燃燒室設(shè)計(jì)也為立式的。3、該型號(hào)鍋爐為全焊接型。4、輔鍋爐為壓力噴射式。5、輔鍋爐側(cè)的主要換熱件和廢氣爐側(cè)換熱件為煙管。6、在組合鍋爐的燃油側(cè)和廢氣側(cè)都設(shè)計(jì)有人孔和手孔，可以方便檢修。7、鍋爐煙管采用中低壓無(wú)縫鍋爐管，沒(méi)有進(jìn)行額外的機(jī)加工，煙管垂直布置，管子兩端經(jīng)過(guò)脹管后在煙面焊接在上下管板上。圖2鍋爐煙管低端端部裂紋一．問(wèn)題發(fā)現(xiàn)2023年9月25日該船舶抵達(dá)巴西錨地待泊，于26日?qǐng)?bào)告稱該船舶熱水井補(bǔ)水量增加。該船舶在上個(gè)航次曾發(fā)生過(guò)燃油鍋爐漏水，當(dāng)時(shí)該船舶船員進(jìn)行了以下臨時(shí)性修理：（一）切斷電源停爐，切斷電源，移開(kāi)燃燒器。（二）檢查試漏廢氣鍋爐打開(kāi)煙側(cè)清潔道門，檢查泄漏從哪個(gè)區(qū)域的管群。未發(fā)現(xiàn)廢氣鍋爐漏水，輔鍋爐燃燒室漏水呈水霧狀漏水12處，其中3處呈線性漏水。噴出并做好記號(hào)，以縮小范圍，進(jìn)一步試漏。（三）檢查破損將蒸汽及爐水放空，待鍋爐溫度下降后，以塞子塞住可疑管之下端，從爐管上端注水至管內(nèi)水位與管板齊平，如發(fā)現(xiàn)個(gè)別爐管內(nèi)水位有下降跡象即表示該爐管有破損。（四）檢查清理清潔破漏爐管兩端內(nèi)部。鍋爐水側(cè)檢查爐管表面中部發(fā)現(xiàn)輕微水垢，根部結(jié)垢較嚴(yán)重，根部表面以及下管板表面發(fā)現(xiàn)腐蝕凹坑，而管子其他部位只是輕微的一層浮銹。蒸汽側(cè)表面銹蝕較嚴(yán)重。二．船舶燃油鍋爐漏水修理（一）對(duì)于燃燒室鍋爐煙管端部進(jìn)行打磨清潔對(duì)于燃燒室鍋爐煙管端部進(jìn)行打磨清潔，可以清晰的觀察到裂紋。然后對(duì)環(huán)焊縫裂紋進(jìn)行挖槽處理，挖到裂紋根部，進(jìn)行打磨成半圓弧凹槽補(bǔ)焊，（圓弧形凹槽可以釋放裂紋端的應(yīng)力集中）等措施以防裂紋處進(jìn)一步延伸。有可能因受水分侵蝕煙管下部焊縫變薄加強(qiáng)補(bǔ)焊加固。圖3裂紋挖槽處理圖4挖槽處堆焊圖5裂紋較深，管子穿孔采用鋼錐封堵圖6裂縫挖槽堆焊后效果（二）對(duì)于裂紋已經(jīng)延伸煙管內(nèi)部無(wú)法進(jìn)行燒焊的采用堵塞封堵措施用鋼塞堵漏并打緊后，將塞子與爐管之接縫以電焊密封。若備用鋼塞不夠，可切割鋼板電焊堵漏，鋼板厚度不小于管板厚度。破漏爐管之相鄰爐管極有可能因受水分侵蝕而管壁變薄，若有懷疑要全部予以堵漏。不確定爐管破漏而予以堵漏時(shí)，應(yīng)將該爐管開(kāi)孔，以避免管內(nèi)受熱膨脹將鋼塞沖開(kāi)。（三）對(duì)燃燒器、霧化片、布風(fēng)機(jī)部分進(jìn)行噴油器檢修檢修中發(fā)現(xiàn)大部分對(duì)于燃燒器部分進(jìn)行噴油器進(jìn)行拆檢，霧化片研磨，布風(fēng)器進(jìn)行清潔調(diào)整。減少因燃燒不良形成的局部高溫產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。（四）對(duì)鍋爐補(bǔ)水等處理鍋爐補(bǔ)水使用造水機(jī)用水，減少鹽度硬度影響，立刻按要求進(jìn)行化學(xué)品使用藥物處理。（五）調(diào)整熱水井供水溫度提高熱水井供水溫度至85°C以上。以免低溫度的水進(jìn)入鍋爐與鍋爐中水溫差較大。三．分析報(bào)告（一）鍋爐焊縫裂紋原因1、材料中金元素和硫磷含量越高，產(chǎn)生裂紋的傾向性越大，且產(chǎn)生微小裂紋后由于熱應(yīng)力作用下逐漸擴(kuò)大延伸。2、低溫或有風(fēng)的情況下焊接，冷卻過(guò)快也容易產(chǎn)生裂紋，此前鍋爐已有多處補(bǔ)焊，因時(shí)間較長(zhǎng)未查閱到焊補(bǔ)時(shí)記錄。3、金屬疲勞且長(zhǎng)期處于工作運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。點(diǎn)爐掃風(fēng)溫度與煙管的溫度差產(chǎn)生熱應(yīng)力都可能使其產(chǎn)生裂紋。本條原因可能性最大。4、焊縫未焊透融合，焊縫金屬與母材違背熔化留下縫隙以及為融合而形成的焊縫區(qū)域都可能產(chǎn)生焊縫裂紋。由于無(wú)法充分了解前期焊接操作者的焊接技術(shù)和工藝，不能確定是否由于此因素所致。5、停爐后未按正確的程序點(diǎn)爐升壓，局部溫度上升較快，煙管或者底部爐板膨脹產(chǎn)生熱應(yīng)力使得鍋爐最有可能產(chǎn)生裂紋。6、熱水井溫度過(guò)低，給水溫度與鍋爐煙管溫度差大，這也是產(chǎn)生爐管裂紋的原因。經(jīng)詢問(wèn)調(diào)查，前期熱水井溫度一直在40--50°C。7、爐管腐蝕嚴(yán)重再加上工作中不可避免地?zé)釕?yīng)力也會(huì)產(chǎn)生裂紋甚至鍋爐煙管大面積破裂現(xiàn)象。存在相應(yīng)的安全隱患。（二）鍋爐的腐蝕問(wèn)題鍋爐腐蝕種類：酸性腐蝕，堿性腐蝕，縫隙腐蝕。1、酸腐蝕當(dāng)爐水中氯化鎂MgCI?含量較高時(shí)，在高溫的作用下，會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)而生成鹽酸。鹽酸是一種強(qiáng)酸，它能破壞金屬表面的氧化膜，又能腐蝕鋼鐵。在爐水pH值較低的情況下，腐蝕產(chǎn)物(鐵的氯化物)又可能與氫氧化鎂Mg(OH)?作用而生成新的氯化鎂。新生成的氯化鎂在適宜的條件下則又可能水解成鹽酸，如此周而復(fù)始，使鋼鐵不斷遭到酸腐蝕而被損壞。爐內(nèi)酸腐蝕特點(diǎn)：鍋爐內(nèi)酸腐蝕多發(fā)生在水冷壁管上，其特征是：在水冷壁管皿狀蝕坑上，有較硬的Fe?O?突起物，呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，在附著物和金屬交接處有明顯的蝕坑，腐蝕部位金相組織發(fā)生變化，有明顯的脫碳現(xiàn)象。2、爐內(nèi)堿腐蝕在正常情況下，爐水PH值一般在9-11之間時(shí)，爐內(nèi)發(fā)生堿腐蝕的特征是：爐內(nèi)堿腐蝕多發(fā)生在鍋爐水冷壁管的向火側(cè)，熱負(fù)荷較高或水循環(huán)不良的部位和傾斜管上；多孔沉積物下，和管壁與焊接的細(xì)小間隙處。堿腐蝕一般具有局部性的特征：腐蝕部位呈小溝槽或不規(guī)則的潰瘍型，上附有腐蝕產(chǎn)物。腐蝕部位金屬的機(jī)械性能和金相組織一般沒(méi)有變化，金屬仍保留它的延性。3、縫隙腐蝕縫隙也是氧腐蝕的一種形式。它是由于狹縫或間隙的存在，在狹縫內(nèi)或近旁發(fā)生的腐蝕。發(fā)生縫隙腐蝕的縫隙必須寬到腐蝕溶液能夠進(jìn)入，但又必須窄到能維持溶液靜滯?？p隙腐蝕通常發(fā)生在金屬表面與墊片、墊圈、襯板、表面沉積物等接觸的地方以及搭接縫、金屬重疊處等地方。一般認(rèn)為縫隙腐蝕是：腐蝕穿透為止，所以鍋爐水腔要每半年打開(kāi)一次檢查狀況，發(fā)現(xiàn)有銹包一定要清除干凈，露出金屬為止，這樣在藥液的作用下，腐蝕才會(huì)停止，為此需要根據(jù)投藥量定期進(jìn)行上、下排污操作，排掉下部的污泥和上部的浮渣，浮渣濃度太大也會(huì)覆蓋并粘帖在管子上部，影響管子的傳熱容易形成腐蝕。

（三）其他可能的原因：鍋爐出廠時(shí)直接在水腔內(nèi)加入了防銹粉末，防銹粉末是一種白色物質(zhì)，在鍋爐內(nèi)揮發(fā)后產(chǎn)生含氣態(tài)氨，如有水分存在將溶解在水中形成弱堿性的氨水，能阻止銹蝕產(chǎn)生，但是鍋爐出廠時(shí)又沒(méi)做過(guò)煮爐和鈍化的程序不得而知，鍋爐廠一般不提供化學(xué)品和技術(shù)支持，在首次運(yùn)行時(shí)，只是投藥和加水，因此有可能交給船東時(shí)存在先天不足現(xiàn)象。船東接過(guò)船舶時(shí)并沒(méi)有檢查鍋爐水腔內(nèi)部狀況便直接使用，如果水腔內(nèi)存在垃圾、污泥等物質(zhì)覆蓋在下管板和爐管根部區(qū)域，這些物質(zhì)將阻礙熱的傳導(dǎo)，使管板和根部爐管溫度升高，金屬晶體發(fā)生變化，更容易造成管板和爐管根部的腐蝕，一旦發(fā)生腐蝕，腐蝕產(chǎn)物覆蓋在金屬表面就會(huì)形成爐管局部水垢下腐蝕。如果不及時(shí)清除這些銹，判斷鍋爐是否發(fā)生了氧腐蝕的依據(jù)是鍋爐水腔內(nèi)的腐蝕凹坑，類似潰瘍狀或者小孔狀局部腐蝕，其腐蝕產(chǎn)物表面顏色為黃褐色、黑色、磚紅色不等，次層是黑色粉末，對(duì)金屬?gòu)?qiáng)度破壞嚴(yán)重，腐蝕產(chǎn)物一般覆蓋在金屬表面，而腐蝕產(chǎn)物下的腐蝕仍然在繼續(xù)，當(dāng)腐蝕產(chǎn)物脫落后，腐蝕表面呈不規(guī)則形狀，并出現(xiàn)深淺不一的凹坑。鍋爐水側(cè)氧腐蝕的特征：鋼鐵表面形成許多小型鼓泡，其直徑1-30mm不等；鼓泡是鋼鐵腐蝕的產(chǎn)物，其表面的顏色由黃褐色到磚紅色不等，但就整個(gè)腐蝕產(chǎn)物大致可分為三層。其中，最外層是三價(jià)鐵的水合氧化物，成分為Fe?O?-nH20,最內(nèi)層為二價(jià)鐵的水合氧化物，呈黑色，即FeO-nH20,中間層為粉末狀的黑褐色水合氧化物，成為Fe?O?-nH20,也可看出中間層為粉末狀的黑褐色水合氧化物，成為Fe?O?-nH20,也可看成FeO和Fe?O?結(jié)合產(chǎn)物；所有鐵腐蝕的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)都比較疏松。且氧和鐵的結(jié)合量自外層到內(nèi)層逐漸減少，當(dāng)腐蝕產(chǎn)物除掉之后，便會(huì)出現(xiàn)因腐蝕而造成的蝕坑?？拥卒撹F為陽(yáng)極，在電化學(xué)的過(guò)程中，坑底底部的鋼鐵放出電子，并由鋼鐵本身傳遞到蝕坑上部周圍處(陰極),在陰極處的水中溶解氧獲得電子后起陰極還原反應(yīng)，但陰極處鋼鐵不受腐蝕。此時(shí)水中的陰離子(例：C1-、OH-)向坑底遷移，而二價(jià)鐵的亞鐵離子則向上遷移，為此連續(xù)不斷地構(gòu)成電流回路、腐蝕不止，造成腐蝕坑向縱深發(fā)展，直至穿孔，雖然由氧腐蝕損耗的鋼鐵總量不大，但由于集中于局部，特別是大面積的潰瘍腐蝕，對(duì)鍋爐的強(qiáng)度危害很大以致使鍋爐報(bào)廢，或更換受熱面管。鍋爐水腔中的水溫分布情況是從下往上是遞增的，靠近下管板處的水溫較低，所含的氧氣濃度會(huì)稍高一些，這一區(qū)域的腐蝕也會(huì)更嚴(yán)重一些，這些由于氧腐蝕形成的凹坑嚴(yán)重發(fā)展就會(huì)造成管壁的穿孔以及下管板的嚴(yán)重腐蝕，如果廢氣鍋爐穿孔的爐管數(shù)量較多，達(dá)到15%以上時(shí)，因?yàn)榉舛聽(tīng)t管造成了主機(jī)廢氣通道有效面積的縮小，會(huì)造成主機(jī)透平效率下降、喘振等進(jìn)而造成主機(jī)整機(jī)排煙溫度升高，燒損排氣閥和主機(jī)活塞頭、掃氣箱著火等一系列嚴(yán)重后果，甚至造成船舶停航修理而發(fā)生很高的修理費(fèi)用以及嚴(yán)重的營(yíng)運(yùn)直接和間接損失。補(bǔ)給水中所含的氧氣是造成氧腐蝕的主要原因。鍋爐給水中的溶解氧基本上是飽和的，如果給水除氧不力，在中性或堿性。綜上所述，該輪鍋爐燃燒室端爐管裂紋和水腔的腐蝕可以說(shuō)是多種因素共同作用導(dǎo)致的，需要引起重視，下面就從各方面來(lái)探討如何防止出現(xiàn)這種現(xiàn)象。四．維護(hù)管理的注意事項(xiàng)這件事的解決，作為管理人員深有感觸：總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、加強(qiáng)正規(guī)管理是保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提。設(shè)備在船廠的維護(hù)和船員的日常管理都非常重要。對(duì)于該輪鍋爐的腐蝕損傷，設(shè)備廠家維護(hù)和船員日常維護(hù)兩方面都有一定的責(zé)任。作為該船舶的管理人員，對(duì)于船員在日常的維護(hù)中的問(wèn)題進(jìn)行了初步分析與反思。例如：船員在排污操作上的疏忽，致使鍋爐下管板有鐵銹和垃圾(處理后的污泥)沉積，對(duì)鍋爐的腐蝕損失確有一定影響。今后需要對(duì)船員加大培訓(xùn)力度，避免其他船舶出現(xiàn)類似的現(xiàn)象。因此船用鍋爐要維持長(zhǎng)時(shí)間的無(wú)故障運(yùn)轉(zhuǎn)，需注意以下幾點(diǎn)：（一）嚴(yán)把出廠關(guān)：廠家應(yīng)加強(qiáng)鍋爐在廠內(nèi)時(shí)對(duì)鍋爐的維護(hù)意識(shí)，需要做到以下幾點(diǎn)：1、盡可能人工清除鍋爐內(nèi)部油污人工清理能夠更好地清理鍋爐，且減少對(duì)鍋爐本身在清潔時(shí)受到的傷害，延長(zhǎng)鍋爐使用壽命。2、確保無(wú)清潔工具遺留在鍋爐內(nèi)避免因?qū)⒐ぞ哌z留在鍋爐內(nèi)，從而使工具對(duì)鍋爐造成一些不必要的磨損與破壞。3、按照要求嚴(yán)格把控鍋爐出廠標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)對(duì)使用時(shí)的必要的標(biāo)準(zhǔn)的把控來(lái)做到基本的維護(hù)工作。在此列舉出以下幾個(gè)方面的標(biāo)準(zhǔn)示例：（1）按照鍋爐系統(tǒng)水容量及投藥比例，計(jì)算所需LAC和LIQUIDCOAGULANT數(shù)量，添加進(jìn)熱水井中，同時(shí)添加2/3數(shù)量的LAC和LIQUIDCOAGULANT(剩余的1/3將在每次排污后添加)加爐水到正常水位，緩慢提升壓力到7公斤。（2）在壓力達(dá)到7公斤時(shí)，每2小時(shí)進(jìn)行下排污一次，排除懸渣，每4小時(shí)上排污一次，排除固體雜質(zhì)顆粒。（3）整個(gè)煮爐過(guò)程需要12小時(shí)。即下排污6次，上排污3次。每次排污后，加爐水，同時(shí)提升壓力到7公斤。煮爐12小時(shí)后，讓鍋爐自然冷卻。當(dāng)溫度降到65度時(shí)，排凈爐水。4、注重鈍化這種對(duì)鍋爐起到保護(hù)作用的方法鈍化的目的：在水側(cè)表面形成一層惰性保護(hù)膜，以阻止?fàn)t水中的有害性成分同更深層的金屬發(fā)生反應(yīng)，起到保護(hù)鍋爐的作用，保護(hù)膜的形成可以通過(guò)不同的方法獲得。程序如下：（1）加爐水到最高安全水位。（2）隔離蒸汽管路。（3）從汽鼓加入AMERZINE,或通過(guò)專門添加處理劑的旁通罐加入。（4）鍋爐點(diǎn)火到正常工作壓力的一半。（5）間歇性點(diǎn)火保持此狀態(tài)8-12小時(shí)。（6）通過(guò)排污，使?fàn)t水降到正常水位，鈍化完成。此時(shí)的鍋爐可以添加處理劑并投入正常運(yùn)行。（二）盯住管理關(guān)：在做好使用規(guī)范的同時(shí)，管理人員對(duì)器械使用的管理方面同樣重要。管理人員需從以下幾點(diǎn)做好管理：1、注意水氧含量和熱水井溫度降低給水氧含量降低氧腐蝕,保持熱水井的高溫度。船用鍋爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，沒(méi)有專門的除氧設(shè)施，而且大多都是敞開(kāi)式的給水柜(熱水井),很容易混入氧氣，為此鍋爐說(shuō)明書(shū)中要求保持熱水井85-90℃，這樣可以保持給水中較低的氧含量，但是由于熱水井本身沒(méi)有保溫設(shè)施，冬季、夏季機(jī)艙內(nèi)溫度變化很大，冬季時(shí)很難保持高溫，由于外界溫度低回水溫度即使不冷卻也達(dá)不到85度，而且僅靠減少回水冷卻器(condenser一康定生)冷卻海水的流量來(lái)調(diào)節(jié)回水溫度會(huì)導(dǎo)致康定生熱交換管海水側(cè)嚴(yán)重結(jié)垢，嚴(yán)重時(shí)管路堵塞清通非常困難。因此部分廠家設(shè)計(jì)了熱水井的自動(dòng)加溫裝置，利用蒸汽噴射入熱水井保持高溫除氧的有效性。圖7示意圖給水中添加除氧劑的方法除氧。鍋爐給水的除氧劑常用的有亞硫酸鈉(Na?SO?)聯(lián)氨(N?H?)等。Unitor的產(chǎn)品中Liquitreat是一種常用的爐水處理劑，Liquitreat中除氧劑主要成份為亞硫酸鈉，該成份為傳統(tǒng)除氧劑，能快速和氧發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鈉從而達(dá)到除氧目的，但是為了保證濃度需要經(jīng)常添加。該除氧成份沒(méi)有鈍化功能，不能揮發(fā)到蒸汽管路中從而形成保護(hù)，硫酸鈉會(huì)增加電導(dǎo)率，所以要求船員必須嚴(yán)格按照排污程序每天進(jìn)行鍋爐排污從而減少水垢和腐蝕的產(chǎn)生。1、控制好鍋爐的給水鹽度與硬度給水鹽度需小于5ppm,從源頭上減少水的硬度和結(jié)垢