水管ボイラーの管の腐食疲労破壊

HSE の化学産業部門は、水管ボイラーに関連した比較的最近の 3 件の故障を認識しています。 これらはいずれも、水壁の外側チューブの腐食疲労によって引き起こされたものと思われます。 この警告は、特に化学産業部門を対象としており、事故について説明し、義務者がとるべき行動の概要を説明しています。

注: 腐食疲労は、腐食メカニズムと機械的応力または熱応力によって生成される疲労の組み合わせによって引き起こされます。

3 つのボイラーはすべてガス焚きで、「D」管設計 (反対側に表示) で、約 30 年前のもので、動作圧力は 80 barg でした。 その間、彼らは継続的なサービスと断続的なサービスの両方を見てきました。

3 件の事故のうち 2 件では、材料のクーポンがボイラーの壁管から飛び出す「窓ガラス」タイプの故障が発生しました。 これらを以下の写真に示します。 このような破損は、クーポン自体、または結果として生じる高圧蒸気の放出によって、傷害を引き起こす非常に深刻な危険を引き起こす可能性があります。 3 番目の事故では、チューブの長手方向の亀裂により、ボイラー内で人道ドアを吹き飛ばすのに十分なエネルギーの蒸気が放出されました。

いずれの場合も、損傷したチューブはボイラーの端、主要フレームワークに近い位置にありました。 故障のうち 2 件は冷間成形曲げ部で発生しました (1 つは上部の曲げで、もう 1 つは下部の曲げで)。 3 番目の破損はチューブの直線部分で発生しました。

ビデオボアスコープ、アングルプローブUTを使用した詳細な検査、および破壊試験により、腐食疲労亀裂（程度は減少しているものの）がチューブの端から約12本まで明らかであることが判明しました。

事故調査によると、チューブのより大きな応力がかかる部分 (曲げ部分、またはバックステーやサポートに近いその他の部分) が最も脆弱である可能性があります。 ボイラーフレームからエンドチューブに追加の熱応力がかかる可能性があります。

腐食攻撃の前兆は、不十分な使用中の水処理ではなく、ボイラー停止中の不十分な水側制御によって発生すると考えられています (参考文献 1)。 腐食は自然に形成されるマグネタイト層に浸透し、ピットを形成します。 欠陥の形態は、疲労亀裂が腐食ピットから発生し、その後それらが結合して亀裂を生成することを示唆しています。

調査の結果、各ボイラーには広範な検査履歴があるが（周期はそれぞれ 4 年ごと、3 年ごと）、それらの検査は主に蒸気ドラムと泥ドラムに焦点を当てていたことが明らかになりました。 チューブ自体については非常に限られた検査のみが行われ、主に断熱材の下の腐食によって引き起こされる壁の薄化に焦点が当てられました。 試験計画では一部の亀裂検出が参照されましたが、水壁チューブに関する疲労や腐食疲労は考慮されていませんでした。

また、これらの事件に至るまでの数年間の真空管の故障の多くは、腐食疲労によって引き起こされた可能性があるが、誤って過熱による故障とみなされた可能性が高いと思われます。

3 回目の故障に関連したマンホールのドアの留め具の状態が、この事故の深刻さに寄与したのかどうかは疑わしいが、停止検査中にこれらの留め具やその他の留め具の状態と目的への適合性を適切に確立することの重要性が認識されています。

これを書いている時点では、チューブ内部のビデオスコープ検査と外側からのアングルプローブ UT 検査が唯一の適切な技術であるようです。 回転渦電流法 (IRIS と同様) などの他の技術を利用できるかどうかを確認する研究が進行中です。

HSEの調査ではまた、検査官自身とともに、技術的レビューとリスクベースの完全性評価の実施に関与した人々は、従来の化学プロセスプラントの経験と熟練を持っていたものの、ボイラーや加熱ヒーターの専門家ではなかったことが明らかになった。

重要なことに、ボイラーの腐食疲労、さらには窓ガラスの破損が、一般的ではないものの、発電部門でも認識されていることが明らかになりました (参考文献 2)。

義務者は次の点を考慮する必要があります。

BS 2486:1997 蒸気ボイラーおよび給湯器用の水の処理 SaFed 「圧力システム – 検査の定期性に関するガイドライン」 アメリカ石油協会 – API RP 573 「燃焼ボイラーおよびヒーターの検査」

その他のリソース