熱風(fēng)爐爐殼的安全是煉鐵安全的基石，亦是和諧煉鐵、智慧煉鐵的重要組成部分。2021年年末，國(guó)外鋼廠一座2000m3高爐配套熱風(fēng)爐爐體發(fā)生大爆炸的案例，引起了國(guó)內(nèi)煉鐵界的擔(dān)心和關(guān)注。他們?cè)跓犸L(fēng)爐生產(chǎn)安全自檢自測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)，擁有686座推廣業(yè)績(jī)的豫興頂燃式熱風(fēng)爐，不僅具備低氮、節(jié)能、高風(fēng)溫的優(yōu)良特性，而且是一款安全性很高的長(zhǎng)壽熱風(fēng)爐。原來， 豫興人早就未雨綢繆，預(yù)先潛心開展熱風(fēng)爐爐殼防裂防爆的新理論、新舉措、新技術(shù)研究，并刷新了超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐爐殼安全長(zhǎng)壽國(guó)際紀(jì)錄。
熱風(fēng)爐安全英雄所見略同
豫興人用材理念秘訣公開
到今年3月末，山西建邦鋼鐵集團(tuán)通才工貿(mào)有限公司煉鐵廠1860m3高爐配套的豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐已經(jīng)安全運(yùn)行了整整10年之久。這只不過是686座豫興頂燃式熱風(fēng)爐長(zhǎng)壽、安全節(jié)能、環(huán)保、高風(fēng)溫生產(chǎn)的一個(gè)縮影。
建邦集團(tuán)通才公司這座高爐配套的豫興頂燃式熱風(fēng)爐創(chuàng)造的月平均 1314.7℃最高風(fēng)溫中國(guó)歷史紀(jì)錄至今從未被超越。其爐殼耐高風(fēng)溫、抗開裂、抗腐蝕的特性已經(jīng)過長(zhǎng)期高風(fēng)溫驗(yàn)證。這座高爐熱風(fēng)爐和眾多的豫興熱風(fēng)爐安全長(zhǎng) 壽的秘訣，在于其爐殼采用了低磷低硫具有承壓和很好焊接性能的Q345R壓力容器鋼。豫興公司的這種用材理念不僅貫徹于多年實(shí)踐中，而且十多年來，持續(xù)不斷在由中國(guó)金屬學(xué)會(huì)召開的歷屆煉鐵會(huì)和多種冶金報(bào)刊上刊發(fā)和呼吁選用這種材料的重要作用。
今年2月8日，俄羅斯卡魯金公司代表在煉鐵熱風(fēng)爐微信公眾號(hào)“與用戶對(duì)話——我們需要了解的熱風(fēng)爐”第五篇 第十一節(jié)首次發(fā)出強(qiáng)烈呼吁“總結(jié)和展望：現(xiàn)在和未來的熱風(fēng)爐－爐殼材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從Q345C/Q345B提高為Q345R壓力容器鋼”。這是該公司對(duì)此前爐殼100%使用Q345C普通機(jī)械鋼進(jìn)行總結(jié)和展望后首次提出爐殼材料標(biāo)準(zhǔn)提高為使用Q345R壓力容器鋼，這是避免爐殼開裂損壞的鄭重聲明。
豫興公司與俄羅斯卡魯金公司這兩家在國(guó)際國(guó)內(nèi)具有較強(qiáng)影響力和引領(lǐng)頂燃式熱風(fēng)爐兩大爐型發(fā)展的技術(shù)公司，對(duì)爐殼材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的提高和選用及實(shí)踐遙相呼應(yīng)，表明提 高熱風(fēng)爐爐殼材質(zhì)、解決高壓超高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐爐殼晶間腐蝕及開裂腐蝕、消除安全隱患已刻不容緩。
爐體開裂爆炸驚心動(dòng)魄
爐殼用材切忌墨守成規(guī)
近年來，隨著我國(guó)強(qiáng)化煉鐵、高爐高產(chǎn)、高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐以及節(jié)能環(huán)保的需要，高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐成為大型高爐發(fā)展的趨勢(shì)。其送風(fēng)溫度由原來的普通風(fēng)溫1250℃提高至超高風(fēng)溫1300℃~1310℃，最高風(fēng)溫已經(jīng)實(shí)現(xiàn)1320℃。其風(fēng)壓也由傳統(tǒng)的最高4.5kg/cm2提高到5.5kg/cm2，最高達(dá)5.8kg/cm2。風(fēng)溫和壓力的提高，引發(fā)爐殼厚度的增加，但爐殼材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)仍舊采用傳統(tǒng)的Q345C結(jié)構(gòu)鋼板會(huì)加劇其固有的焊縫氣孔、熱脆、加工拘束應(yīng)力開裂和晶間腐蝕缺陷，加快高壓、超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐爐殼在使用過程中的開裂腐蝕程度，從而使熱風(fēng)爐安全生產(chǎn)埋下了巨大事故隱患。這不是危言聳聽，而是有下列設(shè)計(jì)風(fēng)溫低于1250℃、壓力低于4.5kg/cm2 、采用普通鋼板的幾例驚心動(dòng)魄的案例：
案例一，2021年底，國(guó)外一家鋼鐵廠2000m3高爐配套的頂燃式熱風(fēng)爐發(fā)生熱風(fēng)爐爐殼和格子磚炸飛事故，數(shù)百噸高溫發(fā)紅的耐火磚從爐膛沖天飛出，猶如一片紅色的流星在熱風(fēng)爐爐膛前空間爆炸開花（見圖1、圖2、圖3），目擊者至今心有余悸。
圖1這是發(fā)生爆炸的第二天，拍攝的爐殼爐體爆炸后的熱風(fēng)爐狀態(tài)。
圖2捷克一鋼廠2000m3高爐頂燃式熱風(fēng)爐于2021年12月初發(fā)生的驚天爐體大爆炸安全事故，爐殼炸開一個(gè)面積約100-150平方米的大洞，熱風(fēng)爐蓄熱室數(shù)百噸1000多攝氏度高溫大墻磚和格子磚被炸出體外。
圖3爆炸后的熱風(fēng)爐格子磚、大墻磚像天女散花一樣布滿熱風(fēng)爐周圍地面，確實(shí)是安全大事故。
案例二，我國(guó)某鋼鐵企業(yè)一座2000m3級(jí)別高爐內(nèi)燃式熱風(fēng)爐在使用13年后，其拱頂因爐殼焊縫開裂造成爐殼和拱頂耐材炸飛。
案例三，我國(guó)某鋼鐵企業(yè)的2500m3高爐外燃式熱風(fēng)爐燃燒室爐殼在使用數(shù)年后也因焊縫開裂發(fā)生了拱頂爐殼和拱頂耐材炸飛。
案例四，我國(guó)某鋼鐵企業(yè)的 1080m3 高爐頂燃式熱風(fēng)爐爐殼在使用數(shù)年后焊縫開裂造成了拱頂爐殼和拱頂耐材炸飛。
這僅僅是國(guó)際國(guó)內(nèi)爐殼爆炸案例的縮影。上述案例 二、案例三、案例四熱風(fēng)爐爐殼均被甩飛到50米～60米遠(yuǎn)的距離。尤其是案例四，其熱風(fēng)爐爐頂殼體及耐材飛到60米開外的地方。依據(jù)其事故前送風(fēng)壓力和爐殼直徑計(jì)算，其送風(fēng)時(shí)爐殼內(nèi)的盲板力約3000噸。經(jīng)對(duì)事故的發(fā)生原因進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，爐殼的焊縫中有長(zhǎng)為 250mm、寬度接近10mm的夾渣條，加之使用過程中的壓力及焊縫腐蝕、氧化 等綜合因素，導(dǎo)致焊縫強(qiáng)度減弱爐殼抗盲板力強(qiáng)度不足， 從而產(chǎn)生了開焊甩飛爐殼和耐材的結(jié)果。該公司亡羊補(bǔ)牢，將所有熱風(fēng)爐爐殼都焊接上了密密麻麻的焊縫加固件，才避免再出現(xiàn)類似事件發(fā)生。上述四個(gè)經(jīng)典爐殼開裂引起的重大爆炸案例，也給我們的熱風(fēng)爐 安全防爆設(shè)計(jì)和煉鐵使用者敲響了安全警鐘。
這三張圖是我國(guó)另一座高壓超高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐預(yù)燃室爐殼焊縫兩邊母材脆裂、開裂現(xiàn)場(chǎng)狀況。
產(chǎn)生這種缺陷的該熱風(fēng)爐爐殼材質(zhì)就是傳統(tǒng)的具有爆炸隱患的Q345C。
科學(xué)計(jì)算得出科學(xué)結(jié)論
正確選材贏得爐殼安全
結(jié)合上述爐殼耐材炸飛案例和近幾年高壓超高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐普遍存在的爐殼焊縫開裂腐蝕現(xiàn)象，豫興技術(shù)團(tuán)隊(duì)在具有50年煉鐵熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)、使用和操作、管理經(jīng)驗(yàn)的專家——符政學(xué)總工程師的精心指導(dǎo)下，早在十多年前就未雨綢繆，潛心跟蹤調(diào)研，發(fā)現(xiàn)頂燃式熱風(fēng)爐爐殼開裂因素與選擇Q345C爐殼材質(zhì)、送風(fēng)高壓力、高風(fēng)溫NOx高排放、Q345C爐殼材料高氫含量、Q345C加工焊接拘束應(yīng)力和應(yīng)力腐蝕疲勞以及施工質(zhì)量等因素有關(guān)。如果上述因素集中作用，在巨大送風(fēng)盲板力作用下，肯定會(huì)導(dǎo)致爆炸事故發(fā)生。這一結(jié)論是豫興人科學(xué)計(jì)算的結(jié)果：依據(jù)壓力和燃燒室爐殼直徑計(jì)算送風(fēng)盲板力，以頂燃式熱風(fēng)爐燃燒室爐殼直徑13.5m，送風(fēng)壓力4.5kg/cm2、5.5kg/cm2、5.8kg/cm2進(jìn)行計(jì)算，由熱風(fēng)爐的4.5kg/cm2普通壓力計(jì)算產(chǎn)生的6441噸盲板力，提高到7873噸、8302噸，盲板力分別比傳統(tǒng)頂燃式熱風(fēng)爐增大了1432噸和1861噸。而盲板力如此之大，選用Q345C爐殼的厚度必將增厚，由原來常規(guī)殼厚 40mm 增加至 48mm~ 56mm。爐殼加厚導(dǎo)致加工安裝拘束應(yīng)力加大、 Q345C鋼板的熱脆、氣孔、焊接瑕疵加劇。當(dāng)實(shí) 現(xiàn) 1280℃ ~1310℃超高風(fēng)溫時(shí)拱頂溫度高達(dá)1400℃~1420℃（燃燒時(shí)拱頂溫度大于1420℃時(shí)NOX大于300mg/m3，送風(fēng)時(shí)NOX瞬間接近2000mg/m3 ），超高溫產(chǎn)生的NOx中的NO2和低溫爐殼與爐內(nèi)高溫溫差形成的冷凝水珠反應(yīng)生成 HNO3腐蝕Q345C 母材龜裂縫隙和焊縫縫隙，在數(shù)千噸盲板力、Q345C材質(zhì)焊接瑕疵、其他腐蝕介質(zhì)等綜合因素作用下，加劇爐殼開裂縫隙腐蝕，這是嚴(yán)重的安全隱患（圖2的開裂漏風(fēng)點(diǎn) 狀焊縫，如熱風(fēng)爐臨近大海旁邊，空氣中的鈉離子和內(nèi)部爐殼硝酸對(duì)內(nèi)外殼體裂紋長(zhǎng)期慢慢滲透腐蝕，終會(huì)使點(diǎn)狀漏風(fēng)點(diǎn)串為焊縫通裂裂縫，大幅度降低爐殼焊縫強(qiáng)度），對(duì)工作在一線生產(chǎn)工人人身安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。上述理論與實(shí)踐研發(fā)成果，不僅應(yīng)該引起煉鐵工作者的高度重視，而且隨著高壓超高風(fēng)溫的實(shí)現(xiàn)，熱風(fēng)爐爐殼 材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從普通機(jī)械鋼Q345C提高至壓力容器鋼Q345R或者耐酸腐蝕壓力容器鋼Q345R(HIC），提上議事日程。
事實(shí)勝于雄辯，十年前建成投產(chǎn)的山西建邦集團(tuán)通才公司1860m3高爐配套豫興懸鏈線頂燃式熱風(fēng)爐的爐殼材料摒棄傳統(tǒng)的存在諸多缺陷易開裂腐蝕Q345C，而是改用具有良好焊接 性能和抗壓力抗腐蝕的Q345R壓力容器鋼板，從而安全長(zhǎng)壽應(yīng)用至今，不僅爐殼完好無損，也沒有出現(xiàn)爐殼焊縫腐蝕開裂和焊補(bǔ)現(xiàn)象發(fā)生，更沒有發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)出口爐殼部位高溫發(fā)紅現(xiàn)象。其充分證明：豫興高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐不僅可使氮氧化物實(shí)現(xiàn)超低排放，而且創(chuàng)新采用的Q345R爐殼材質(zhì)選擇也是正確的。它同時(shí)也為近七百座國(guó)內(nèi)外豫興高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐爐殼的穩(wěn)定長(zhǎng)壽安 全設(shè)計(jì)提供了科學(xué)和實(shí)踐依據(jù)。
科學(xué)選材理念廣泛傳播
爐殼安保措施大放異彩
目前我國(guó)一些企業(yè)的頂燃式熱風(fēng)爐已經(jīng)采取了類似豫興公司的安全保護(hù)措施。如某鋼鐵企業(yè)一座大型高爐高壓超高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐在設(shè)計(jì)初期（剛好是另一企業(yè)高爐高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐爐殼頻繁開裂腐蝕嚴(yán)重期），熱風(fēng)爐設(shè)計(jì)時(shí)直接將錐形拱頂部位爐殼采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q345C鋼板與奧氏體不銹鋼904L復(fù)合材料鋼板Q345C+904L）。該套熱風(fēng)爐建成投產(chǎn)高壓力超高風(fēng)溫運(yùn)行數(shù)年后，整個(gè)錐形拱頂燃燒室爐殼除了一處不足一米的爐殼焊縫開裂腐蝕外，其他焊縫保持完好，沒有開裂腐蝕痕跡，而燃燒室的上部預(yù)燃室部位爐殼則采用純Q345C鋼 板，出現(xiàn)了焊縫及母材開裂腐蝕，其開裂腐蝕不規(guī)則狀態(tài)較嚴(yán)重，分布在橫豎焊縫左右或上下兩側(cè)母材約200mm（見圖3是典型的腐蝕狀冷脆龜 裂裂縫）。由此可以判斷支撐預(yù)燃室的托板焊縫裂紋、熱脆狀也在所難免，其支撐板的支撐強(qiáng)度已經(jīng)大大減弱，應(yīng)該予以關(guān)注。通過對(duì)這套熱風(fēng)爐燃燒室爐殼幾乎沒有顯示開裂腐蝕和燃燒室上部預(yù)燃室爐殼嚴(yán)重開裂腐蝕的反差癥狀對(duì)比，說明了兩個(gè)問題：其一,（Q345C+904L）復(fù)合鋼板具有抗硝酸抗硫酸腐蝕的突出特性；其二，說明下部燃燒室椎體殼內(nèi)置不銹鋼復(fù)合材料鋼板表面形成的硝酸液及硫酸腐蝕介質(zhì)轉(zhuǎn)移至上部致預(yù)燃室外部爐殼開裂縫隙腐蝕開裂。同樣幾何尺寸和熱風(fēng)爐各種參數(shù)相同，但燃燒室爐殼和預(yù)燃室爐殼全部采用純Q345C鋼板、爐殼內(nèi)沒有設(shè)置防腐不銹鋼904L內(nèi)襯的高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐在另一個(gè)企業(yè)使用，錐形燃燒室爐殼仍舊出現(xiàn)了很嚴(yán)重的焊縫開裂腐蝕、嚴(yán)重的母材裂縫腐蝕，證明高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐氣體中有較大量強(qiáng)腐蝕元素腐 蝕爐殼龜裂縫隙和焊縫開裂縫隙，且是產(chǎn)生腐蝕的主要因素的事實(shí)。某鋼鐵公司高壓超高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐原爐殼材質(zhì)采用Q345C，爐殼焊縫開裂頻繁，開裂了就補(bǔ)焊，補(bǔ)焊了又開裂，在補(bǔ)焊過程中，還能聽到焊縫縫隙處漏風(fēng)的嗤嗤聲。采用砂輪將爐殼的焊縫及母材局部切割出來，可 以肉眼清晰地看到殼體內(nèi)側(cè)網(wǎng)狀裂紋，其裂紋分 布在焊縫兩側(cè)母材約100mm處（冷脆龜裂裂縫 腐蝕）。為了消除安全隱患，該公司于2021年6月份將焊縫已嚴(yán)重?fù)p壞的純Q345C材質(zhì)的原熱風(fēng)爐爐殼進(jìn)行切割更換為Q345C+904L復(fù)合鋼板，實(shí)施不停產(chǎn)兩燒一送一大修，單座熱風(fēng)爐大修三個(gè)月，四座熱風(fēng)爐大修期計(jì)劃一年，其總工程大修費(fèi)用和大修期間影響企業(yè)產(chǎn)能總效益損失也是一組天文數(shù)字。
從上述三個(gè)企業(yè)三座大型高爐高壓超高熱 風(fēng)爐爐殼損壞和大修案例，證明選用Q345C材質(zhì)作為高壓超高風(fēng)溫爐殼幾乎100%存在爐殼應(yīng)力裂紋腐蝕和加工焊接裂紋腐蝕，而開裂腐蝕嚴(yán)重程度與使用時(shí)間長(zhǎng)短、風(fēng)溫、使用條件相關(guān)聯(lián)。新建大型高爐高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐采用（Q345C+904L）復(fù)合鋼板或者 Q345R(HIC）可以阻隔腐蝕介質(zhì)對(duì)損傷的焊縫腐蝕和母材龜裂縫隙腐蝕。如采用耐硝酸耐硫酸抗壓承壓抗龜裂、抗焊縫開裂材質(zhì)Q345R(HIC）鋼板爐殼，則一勞永逸。而Q345C+904L復(fù)合材質(zhì)僅僅解決了阻隔了腐蝕介質(zhì)對(duì)其外部的Q345C爐殼焊縫及龜裂裂縫的腐蝕，但外部鋼殼Q345C的氣孔、熱脆、龜裂、焊接瑕疵、拘束應(yīng)力導(dǎo)致的殼體 焊縫依然存在安全隱患，因而大大遜色于直接 采用Q345R(HIC）材質(zhì)。如果采用將原爐殼切割更換為（Q345C+904L）或者 Q345R(HIC）材質(zhì)殼體的方法，投入太大，經(jīng)濟(jì)損失太大。但無論是更換（Q345C+904L）復(fù)合鋼板或者更換 Q345(HIC)，都需要一座熱風(fēng)爐停產(chǎn)更換爐殼， 其大修周期較長(zhǎng)，這將導(dǎo)致鋼鐵企業(yè)的投資增大、風(fēng)溫降低、經(jīng)濟(jì)效益損失太大且不可行。因此，豫興公司的技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合十幾年來的深入研究和實(shí)踐研發(fā)了一種保留原爐殼不動(dòng)，保持正常生產(chǎn)不停，熱風(fēng)爐繼續(xù)實(shí)施兩燒兩送正常運(yùn)行的方法進(jìn)行保護(hù)性大修（國(guó)家專利申請(qǐng)?zhí)?022205581665），大大降低了大修強(qiáng)度和大修投資費(fèi)用，可減少因更換爐殼及大修造成的投資80%以上。其實(shí)施方法是：在原開裂腐蝕爐殼外部增加一層Q345R鋼板，鋼板的厚度依據(jù)送風(fēng)壓力和爐殼直徑及高風(fēng)溫計(jì)算確定，在新增加的鋼殼與原爐殼之間填充一層20mm~100mm的保溫纖維棉，確保外部新增爐殼散熱溫度在80℃上下，內(nèi)部原爐殼溫度介于100℃至 200℃之間。內(nèi)部原爐殼溫度低于100℃條件下易產(chǎn)生冷凝水珠，冷凝水珠與高溫大量生成的氮氧化物及硫化物結(jié)合形成硝酸和硫酸腐蝕介質(zhì)是腐蝕爐殼裂縫造成爐殼焊縫腐蝕開裂加劇的主要元兇。通過增加一層爐殼和保溫纖維棉的設(shè)置既可以保溫節(jié)能，又可以避 免內(nèi)部原爐殼的開裂繼續(xù)腐蝕，確保爐殼使用壽命（需要注明，爐內(nèi)支撐板的溫度均高于100℃以上，故支撐板不存在腐蝕介質(zhì)的腐蝕損壞，其承重是安w的），同時(shí)外部爐殼材質(zhì)僅僅采用Q345R鋼板可以替代內(nèi)部爐殼起到承壓抗腐抗氧化作用，具有適應(yīng)穩(wěn)定長(zhǎng)壽高壓超高風(fēng)溫的工況條件。
爐殼選新材理論基礎(chǔ)雄厚
摒棄傳統(tǒng)材科學(xué)分析透徹
爐殼材料使用Q345R鍋爐和壓力容器鋼板的原因有以下幾點(diǎn)：
首先，Q345C鋼板不是壓力容器用鋼板。具體有5個(gè)級(jí)別，分別為Q345A出廠前不要求做沖擊功實(shí)驗(yàn)、Q345B出廠前要求常溫沖擊功試驗(yàn)、Q345C出廠前要求0℃沖擊功實(shí)驗(yàn)、Q345D出廠前要求-20℃沖擊功實(shí)驗(yàn)、Q345E出廠前要求-40℃沖擊功實(shí)驗(yàn)，排序越靠后質(zhì)量要求越高。說明Q345B鋼板可以在常溫環(huán)境中使用，Q345C鋼板可以在0℃以上環(huán)境中使用。Q345R是壓力容器鋼材質(zhì)。而熱風(fēng)爐屬于壓力容器，因?yàn)槲覈?guó)2008年9月1日實(shí)施的《GB713- 2008 鍋爐和壓力容器用鋼板》規(guī)范中明確Q345R為壓力容器專用鋼材。首先，這兩種鋼材的主要區(qū)別是S、P的含量不同，其中Q345C的 S≤0.03、P≤0.03，而 Q345R 的 S≤0.01、P≤0.025。對(duì)于鋼材而言，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓力容器鋼板中S、P含量有嚴(yán)格限制。S極易產(chǎn)生熱脆現(xiàn)象，同時(shí)S還會(huì)明顯降低鋼的焊接性能，致使焊縫產(chǎn)生氣孔和疏松，從而降低焊縫強(qiáng)度；當(dāng)鋼中含P量高時(shí)，會(huì)發(fā)生冷脆現(xiàn)象，同時(shí)P還會(huì)降低鋼的抗裂性能，提高鋼的偏析度，促進(jìn)晶粒粗化。
其次，Q345C鋼板發(fā)生焊縫嚴(yán)重開裂還有下列重要因素：一是焊縫中的氫含量高，氫含量來源于焊接材料中的水分、焊件坡口的鐵銹、油污及環(huán)境濕度等。對(duì)于Q345C鋼板來說，只要板厚不太大，且冷卻速度控制得當(dāng)，就不易在焊縫中產(chǎn)生殘余氫，殘余氫易產(chǎn)生冷裂紋或撕裂狀裂紋。如果Q345C鋼板材料中含氫量比較高， 就為焊縫及焊縫熱影響區(qū)開裂創(chuàng)造了必要條件。
二是拘束應(yīng)力，拘束應(yīng)力與板厚有關(guān)系，鋼板厚度越大，拘束應(yīng)力越大。板厚接近或者超過40mm，加工和焊接過程就容易出現(xiàn)較大的拘束應(yīng)力，也會(huì)為焊縫及焊縫熱影響區(qū)開裂創(chuàng)造充分條件。必要條件和充分條件都具備，焊縫和焊縫熱影響區(qū)就會(huì)嚴(yán)重開裂。
三是大型高爐高壓超高風(fēng)溫頂燃式熱風(fēng)爐燃燒室爐殼鋼板厚度應(yīng)該在 40mm~56mm，壓力5.5kg/cm2以上，超高風(fēng)溫在1280℃~1310℃，這樣的工況條件計(jì)算的爐殼需要加厚，如繼續(xù)采用鋼板截面氫含量偏高的Q345C，就容易出現(xiàn)焊縫熱影響區(qū)龜裂。在爐殼校對(duì)焊接過程中，焊接材料中的水分、焊件坡口的鐵銹、油污及環(huán)境濕度等，都會(huì)給焊縫帶來較大的拘束應(yīng)力，會(huì)造成焊縫裂紋，在周期性壓力、大量NOx綜合作用下，增強(qiáng)了焊縫及焊縫熱影響區(qū)的腐蝕作用，加快了爐殼焊縫及焊縫熱影響區(qū)的開裂速度。因此，超大型高爐熱風(fēng)爐的焊縫及焊 縫熱影響區(qū)會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂現(xiàn)象。高爐熱風(fēng)爐在靠近海邊，其空氣中的鈉離子對(duì)Q345C已經(jīng)龜裂和焊縫開裂也具有腐蝕還有氧化損壞影響。
四是Q345R鋼板是鍋爐和壓力容器專用鋼板。Q345R（HIC）是要求做氫致開裂檢驗(yàn)、Q345R（R+HIC）要求做氫致開裂檢驗(yàn)和硫化物（SSCC）應(yīng)力腐蝕檢驗(yàn)。我國(guó)于2008年9月1日實(shí)施的 GB713-2008《鍋爐和壓力容器用鋼 板》和GB713—2014《鍋爐和壓力容器用鋼板》規(guī)范中明確Q345R鋼板是鍋爐和壓力容器專用鋼板，因此Q345R鋼板應(yīng)該是最好的選擇。特別是高壓力超高風(fēng)溫大型高爐熱風(fēng)爐爐殼鋼 板厚度大、熱風(fēng)溫度高、送風(fēng)壓力大，對(duì)焊接強(qiáng) 度要求高，應(yīng)該選擇抗氫致開裂檢驗(yàn)和硫化物腐蝕檢驗(yàn)的Q345R（HIC）鋼板或者Q345R（R+HIC）鋼板作為爐殼材料。如果熱風(fēng)爐使用煤氣含硫量偏高，可以考慮采用Q345R（R+HIC）作為熱風(fēng)爐爐殼材質(zhì)使用。
通過上述科學(xué)理論分析，可對(duì)熱風(fēng)爐爐殼安全做出以下結(jié)論：
一、高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐氮化物和硫化物腐蝕介質(zhì)是造成爐殼母材開裂腐蝕和焊縫開裂 腐蝕及晶間腐蝕的重要因素；
二、Q345C 鋼殼材質(zhì)由于 S、P 含量高存在 熱脆、氣孔、焊接瑕疵、鋼板加厚加工拘束應(yīng)力等固有的性能缺陷是造成高壓超高風(fēng)溫大型熱 風(fēng)爐爐殼開裂腐蝕的次要因素；
三、高壓超高風(fēng)溫大型頂燃式熱風(fēng)爐爐殼 鋼板應(yīng)該選擇出廠進(jìn)行抗氫致開裂檢驗(yàn)和硫化 物腐蝕檢驗(yàn)的Q345R（HIC）鋼板或者 Q345R（R+HIC）鋼板作為爐殼材料，可以抗硝酸抗硫酸腐蝕，并避免爐殼母材開裂腐蝕和焊縫開裂腐蝕損壞，消除重大安全隱患；
四、Q345C+904L復(fù)合鋼板內(nèi)襯具有抗酸抗腐蝕突出作用，但是其外部爐殼Q345C板材經(jīng)加工尚存拘束應(yīng)力、龜裂、焊縫裂紋、氣孔、熱脆等綜合應(yīng)力內(nèi)傷，其承壓承重和抗外部氧化能力不足。Q345R+904L復(fù)合鋼板內(nèi)襯不銹鋼爐殼是更安全更可靠的選項(xiàng)。
五、對(duì)已開裂腐蝕損壞的爐殼，采用外貼一層Q345R爐殼加保溫的不停產(chǎn)大修方法，是節(jié)能、高效、高產(chǎn)、節(jié)省投資、保持內(nèi)部原爐殼裂紋腐蝕原狀、外部承壓抗腐蝕適應(yīng)高壓超高風(fēng)溫大修最佳方案。
六、采用Q345C鋼殼新建成投產(chǎn)使用周期較短高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐，如果尚未出現(xiàn)龜裂裂 縫腐蝕和焊縫裂縫腐蝕，切不可掉以輕心。因?yàn)闊犸L(fēng)爐建成投產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)存在母材龜裂裂紋和焊縫裂紋并正在逐漸被腐蝕介質(zhì)滲進(jìn)腐蝕；應(yīng)采 取外貼一層裝飾殼體加保溫的方法既美化又保溫，確保已經(jīng)存在應(yīng)力裂紋和焊縫裂紋的爐殼溫 度高于100℃，堵截腐蝕介質(zhì)滲透腐蝕龜裂裂縫 和焊接開裂裂縫，確保高壓超高風(fēng)溫?zé)犸L(fēng)爐爐殼長(zhǎng)壽穩(wěn)定、承重承壓在安全的狀態(tài)。(劉世聚)
