電站鍋爐檢驗中常見問題及案例分析

亓海峰

摘 ?要：鍋爐是人民生產(chǎn)和生活中廣泛使用而又具有爆炸危險的特種設(shè)備。其中的電站鍋爐是指以發(fā)電或熱、電聯(lián)產(chǎn)為主要目的的鍋爐，一般是指額定工作壓力大于等于3.8 MPa的鍋爐。該文對電站鍋爐在定期檢驗過程中的檢驗項目、檢驗內(nèi)容及問題等進行概括總結(jié)，再通過3個典型案例進行分析，能使定期檢驗工作水平不斷提高，更好地保證檢驗工作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐檢驗問題;案例分析;減溫器

中圖分類號：TK228 ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著生產(chǎn)發(fā)展、社會分工和科學(xué)技術(shù)的進步，電廠對我國的經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展起著越來越重要的支撐作用。電站鍋爐是火力發(fā)電廠的主要組成部分，它的作用是供應(yīng)蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機或其他動力裝置。電站鍋爐在長期運行中，由于受熱面的積灰、結(jié)垢和部件的磨損、腐蝕、老化等問題，會產(chǎn)生鍋爐安全隱患，進而引起鍋爐非計劃停爐，甚至?xí)霈F(xiàn)鍋爐爆炸事故，嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高。為了確保電站鍋爐安全可靠地運行，定期對電站鍋爐及其附屬設(shè)備進行維護保養(yǎng)、檢修和檢驗，是十分必要的。

《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》第二十八條規(guī)定：“特種設(shè)備使用單位應(yīng)當(dāng)按照安全技術(shù)規(guī)范的定期檢驗要求， 在安全檢驗合格有效期屆滿前1個月向特種設(shè)備檢驗檢測機構(gòu)提出定期檢驗要求。檢驗檢測機構(gòu)接到定期檢驗要求后，應(yīng)當(dāng)按照安全技術(shù)規(guī)范的要求及時進行安全性能檢驗和能效測試。未經(jīng)定期檢驗或者檢驗不合格的特種設(shè)備，不得繼續(xù)使用?！薄跺仩t安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》第9.4.1條對鍋爐檢驗的種類和檢驗申請也做了明確規(guī)定?！?《鍋爐定期檢驗規(guī)則》對鍋爐定期檢驗項目做出了十分具體的要求。

1 電站鍋爐的檢驗項目

TSG G7002—2015《鍋爐定期檢驗規(guī)則》中指出，鍋爐定期檢驗工作包括內(nèi)部檢驗、外部檢驗和水壓試驗3種。

外部檢驗是指鍋爐在運行狀態(tài)下對鍋爐安全狀況進行的檢驗。內(nèi)部檢驗是指鍋爐停爐狀態(tài)下對鍋爐安全狀況進行的檢驗。水壓試驗是指鍋爐以水為介質(zhì)，以規(guī)定的試驗壓力對鍋爐受壓部件強度和嚴(yán)密性進行的檢驗。電站鍋爐的內(nèi)部檢驗和水壓試驗周期可按照電廠大修周期進行適當(dāng)調(diào)整。只有當(dāng)內(nèi)部檢驗、外部檢驗和水壓試驗均在合格有效期內(nèi)，鍋爐才能投入運行。

2 電站鍋爐檢驗的內(nèi)容及問題

TSG G7002—2015《鍋爐定期檢驗規(guī)則》規(guī)定，鍋爐檢驗一般是通過宏觀檢查或抽查、厚度測定、幾何尺寸測量、無損檢測、理化檢驗、垢樣分析和強度校核等方法進行。下面我們對鍋爐的幾個部件檢驗出的問題及出現(xiàn)的部位進行匯總。

2.1 鍋筒檢驗

裂紋：鍋筒內(nèi)部預(yù)埋件的焊縫表面。鍋筒內(nèi)外部表面部分;人孔鉸鏈座連接焊縫表面。下降管孔、給水套管、安全閥管孔等焊縫存在裂紋。

腐蝕：一般在鍋筒內(nèi)上部汽空間及兩側(cè)封頭等應(yīng)力集中處，在鍋筒底部也會存在垢下腐蝕的情況，所以在檢驗時要格外注意觀察。

水垢或水渣：一般位于鍋筒水位線以下及筒體底部，對于形成的水垢，必須查明產(chǎn)生的原因，防止再次發(fā)生。

其他缺陷：檢查水位計的汽水連通管、壓力表連通管、蒸汽加熱管、汽水取樣管、連續(xù)排污管等是否完好，內(nèi)部裝置是否完好，汽水分離裝置、給水裝置和蒸汽清洗裝置，是否有開焊現(xiàn)象。安全閥管座、加強型管接頭及角焊縫，是否有裂紋，對于運行超過5×104小時的鍋爐鍋筒還應(yīng)增加相應(yīng)的無損檢測抽查。

2.2 水冷壁檢驗

過熱、變形：一般常見于燃燒器周圍及熱負荷較高區(qū)域和折焰角區(qū)域水冷壁管。頂棚管和包墻管、凝渣管，因溫度較高，也會出現(xiàn)明顯的過熱、變形。

磨損：折焰角、防渣管、燃燒器周圍、各門孔兩側(cè)、熱電偶附近及靠近水平煙道的水冷壁管，吹灰器附近、進風(fēng)口、落料口以及冷灰斗區(qū)域水冷壁管等煙氣流速較大部位最易磨損。根據(jù)《DL/T438—2016火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》第9.3.2規(guī)定，鍋爐受熱面壁應(yīng)無明顯減薄，對于四小管（水冷壁、省煤器、低溫段過熱器和再熱器管），管壁減薄量不應(yīng)超過設(shè)計壁厚的30%，同時壁厚應(yīng)滿足按GB/T 16507.4計算的管子最小需要厚度。經(jīng)過多年的檢驗發(fā)現(xiàn)，壁厚減薄量大的管子主要集中在煙道口、進風(fēng)口、燃燒器和吹灰器附近。

鼓包、脹粗：一般位于高熱負荷或水循環(huán)不良區(qū)域，例如防渣管、燃燒器周圍、各門孔兩側(cè)以及折焰角處水冷壁管等部位較易鼓包或脹粗。

裂紋：熱負荷較高區(qū)域水冷壁管及防渣管，在燃燒器周圍與膜式水冷壁連接處的鰭片有時也會因為磨損減薄而開裂。

腐蝕、結(jié)垢：熱負荷較高區(qū)域水冷壁管外高溫腐蝕，管子內(nèi)壁氧化腐蝕及結(jié)垢，可通過割管檢查或者內(nèi)窺鏡檢測。

2.3 省煤器、過熱器、再熱器檢驗

一般低溫省煤器管腐蝕為氧腐蝕或低溫腐蝕，而過熱器、再熱器大多為高溫腐蝕。管卡、防磨瓦等損壞：常見的有懸吊結(jié)構(gòu)件、固定卡、管卡、阻流板和防磨板等燒壞、脫落、變形和脫焊等。在低溫省煤器管子的檢驗中發(fā)現(xiàn)，低溫腐蝕是比較常見的現(xiàn)象，尤其是在某鋼鐵企業(yè)中焦化廠的高溫余熱鍋爐中，我們檢驗發(fā)現(xiàn)，在省煤器的管排上沉著一層黏稠的膠狀物，經(jīng)化驗成分分析為焦?fàn)t煤氣中攜帶的二氧化硫和硫化氫的反應(yīng)產(chǎn)物，有的是呈現(xiàn)褐黃色的，有的是呈現(xiàn)淺綠色，主要成分為硫。所以對省煤器的腐蝕特別嚴(yán)重，一般是每3年就要更換一次省煤器管，浪費大量的人力物力財力。

裂紋：一般在膜式省煤器鰭片焊縫兩端、吹灰器附近的管子、頂棚過熱器、水平煙道區(qū)域包墻過熱器鰭片因膨脹而開裂，異種鋼接頭因應(yīng)力作用而產(chǎn)生裂紋。

2.4 減溫器檢驗

筒體表面有無嚴(yán)重氧化、明顯腐蝕、裂紋等缺陷，必要時應(yīng)進行測厚、硬度和金相檢查。

筒體環(huán)焊縫、封頭焊縫、內(nèi)套筒定位螺栓焊縫表面是否有裂紋等缺陷，檢查吊耳、支座與集箱和管座角焊縫是否有裂紋，根據(jù)多年的檢驗經(jīng)驗，最好進行超聲檢測去確定沒有缺陷;在該文案例中就提到了減溫器出現(xiàn)裂紋的情況。所以在進行減溫器檢驗時，在噴水管附近應(yīng)認真檢查。

腐蝕、裂紋：對于混合式減溫器內(nèi)套筒及噴水管，應(yīng)用內(nèi)窺鏡檢查內(nèi)襯套及噴嘴，是否有裂紋;噴口是否有磨損;內(nèi)壁是否有腐蝕、裂紋等缺陷;對于面式減溫器應(yīng)進行抽芯抽查，內(nèi)壁和管板是否有腐蝕、裂紋等缺陷;對于運行超過5萬小時的，應(yīng)對筒體環(huán)焊縫和管座角焊縫進行表面檢測抽查，抽查比例一般為20%，必要時應(yīng)進行超聲或射線檢測。面式減溫器還應(yīng)對不少于50%的芯管進行不低于1.25倍工作壓力的水壓試驗，檢查是否有泄漏。

2.5 鍋爐范圍內(nèi)管道和主要連接管道

該部分檢驗重點是四大管道（主給水、主蒸汽、再熱冷段、再熱熱段）和主要連接管道，是否有嚴(yán)重氧化、明顯腐蝕、變形、裂紋、壁厚減薄、有無蠕變。對于工作溫度大于等于450℃的碳鋼、鉬鋼管道進行進行金相分析檢測，是否出現(xiàn)了石墨化和珠光體球化現(xiàn)象，根據(jù)DL/T884—2004火電廠金相檢驗與評定技術(shù)導(dǎo)則進行材質(zhì)評定和壽命評估。

對四大管道和主要連接管道焊縫表面、主蒸汽管道和再熱熱段管道對接焊縫，主給水管道和再熱冷段管道對接焊縫、彎頭背弧面等進行表面無損檢測及超聲檢測抽查;重點檢查與彎頭、三通、閥門和異徑管相連接的對接焊縫。對于運行超過5×104小時的，應(yīng)增加無損檢測比例。

硬度、金相檢測：一般對主蒸汽管道和再熱熱段管道的對接焊接接頭和彎頭進行硬度和金相檢測抽查。對于9%～12%Cr鋼材料制造的主蒸汽管道、再熱蒸汽熱段和蒸汽主要連接管道對接焊接接頭和彎頭（彎管）進行硬度和金相檢測抽查。如果運行時間超過5萬小時的，不僅要增加無損檢測比例，還要對鍋爐范圍內(nèi)管道和主要連接管道，工作溫度大于或者等于450℃的主蒸汽管道、再熱蒸汽管道、蒸汽主要連接管道的對接焊接接頭和彎頭（彎管）進行硬度和金相檢測抽查。由此可見，對于高溫、高壓運行的高參數(shù)管道，是鍋爐定期檢驗規(guī)程中嚴(yán)格監(jiān)控檢測的重點部位。

過載、失載：檢查四大管道和主要連接管道支吊裝置是否完好牢固，有無過載、失載現(xiàn)象。減振器、液壓阻尼器是否正常。

3 典型實例分析

3.1 裂紋

案例情況：某廠一臺型號為SG1025/17.53-M842 的亞臨界中間再熱自然循環(huán)電站鍋爐，累計運行時間約4萬小時。經(jīng)查閱上次檢驗報告并通過了解運行情況，懷疑其再熱器微量減溫器可能存在缺陷。

通過割開減溫器噴水管進行檢驗發(fā)現(xiàn)：左側(cè)再熱器微量噴水減溫器噴水管在噴嘴進水方向第1條焊縫處斷裂。經(jīng)內(nèi)窺鏡檢查，在內(nèi)套筒內(nèi)壁位于噴水管正對處發(fā)現(xiàn)裂紋，內(nèi)套筒在噴水管前方的2條環(huán)縫開裂，內(nèi)套筒已發(fā)生變形。右側(cè)再熱器微量噴水減溫器噴水管在接近噴水管套管頂部的焊縫開裂，經(jīng)內(nèi)窺鏡檢查，在內(nèi)套筒內(nèi)壁位于噴水管正對處發(fā)現(xiàn)裂紋。經(jīng)滲透探傷，噴水管套管內(nèi)壁發(fā)現(xiàn)多條裂紋，并延伸到減溫器筒體孔壁。

案例分析結(jié)果如下。

該型鍋爐的二次汽系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)，按原設(shè)計主要由煙氣擋板進行調(diào)節(jié)，微調(diào)靠微量減溫器，而且幅度有限。該鍋爐在運行中煙氣擋板未投入使用，主要靠微量減溫器進行調(diào)溫，噴水量很大，投入頻繁，工況惡劣，振動較大，從而導(dǎo)致上述問題的發(fā)生。

3.2 泄漏

案例情況：機組為330 MW亞臨界機組鍋爐，爐型為Π型，燃燒方式是W型，最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 080 t/h，鍋筒工作壓力：18.63 MPa，運行時間：約5年，缺陷情況：壁式再熱器管與水冷壁管間的滑動卡塊焊縫撕裂，造成壁式再熱器泄漏爆管。

案例分析結(jié)果如下。

鍋爐在啟動過程中，壁式再熱器管內(nèi)蒸汽流量小，管壁溫度高，膨脹量大。水冷壁管內(nèi)有工質(zhì)冷卻，管壁溫度低，膨脹量小。同時，壁式再熱器管之間還存在水動力分配的不均勻性，導(dǎo)致壁式再熱器管與水冷壁管二者之間以及壁式再熱器管之間垂直方向膨脹量相差較大。

從膨脹角度考慮，由于爐墻水冷壁的寬度較大，為防止?fàn)t墻水冷壁在運行過程中發(fā)生翹曲變形，在爐墻外，設(shè)置剛性圍梁，以加強爐膛水冷壁的剛性。對于壁式再熱器，一般在壁式再熱器管與水冷壁管之間設(shè)置滑動卡塊，在垂直方向允許有相對位移，限制壁式再熱器管在水平方向的位移，以保證壁式再熱器在運行過程中不發(fā)生翹曲變形。該鍋爐壁式再熱器管結(jié)構(gòu)設(shè)計為每5根并排成為一組，每組通過高度方向上均布的6個滑動卡塊與水冷壁管相連，限制壁式再熱器管水平方向的位移。該鍋爐在設(shè)計時，未充分考慮壁式再熱器管與水冷壁管子間連接的垂直位移較大，使壁式再熱器管在運行過程中垂直方向的膨脹受阻，造成壁式再熱器與爐墻水冷壁間滑動卡塊在水平方向的應(yīng)力加大。同時，由于壁式再熱器結(jié)構(gòu)設(shè)計的原因，滑動卡塊布點數(shù)量不合理，導(dǎo)致鍋爐在運行過程中壁式再熱器管與水冷壁管間的單個滑動卡塊所承受的應(yīng)力進一步加大。當(dāng)滑動卡塊承受的應(yīng)力達到滑動卡塊與管子連接焊縫的強度極限時，即發(fā)生焊縫撕裂。在隨后的運行過程中，焊縫被撕裂處以裂紋形式進一步擴展，部分滑動卡塊發(fā)生脫落，部分裂紋在擴展時，延伸至管子母材，造成泄漏爆管事故。

3.3 碰磨

案例情況：機組為300 MW亞臨界機組鍋爐，爐型為Π型，燃燒方式為四角單切圓，最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 024 t/h，鍋筒工作壓力：18.7 MPa，運行時間約7年，缺陷情況為定位管與受熱面管間發(fā)生碰磨。

案例分析結(jié)果如下。

鍋爐在運行過程中，由于燃燒或煙氣流量不均勻等因素，不可避免的會存在管屏震動的情況。為避免管子震動過大，保持管屏的平整度，一般均設(shè)置冷卻定位管。設(shè)置冷卻定位管的同時，應(yīng)考慮防磨措施，以避免定位管與過熱器管屏間的磨損。該電廠由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的問題，冷卻定位管位置設(shè)置不合理，在運行過程中不能有效地減小受熱面管屏的震動。同時，未在定位管與管屏之間配置防磨塊，導(dǎo)致定位管與受熱面管間發(fā)生碰磨，使定位管和受熱面管均產(chǎn)生較大的碰損。

4 結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，對電站鍋爐的檢驗在特種設(shè)備領(lǐng)域中是重中之重。電站鍋爐的檢驗更是直接關(guān)系人民生命和財產(chǎn)安全及經(jīng)濟社會發(fā)展。電站鍋爐檢驗需要更多地是根據(jù)法律、規(guī)程的要求進行實戰(zhàn)，電站鍋爐的檢驗結(jié)論也要根據(jù)實際檢驗情況綜合考慮、分析，準(zhǔn)確評定。為此我們檢驗單位，對上述檢驗中的重點部位、重點監(jiān)控的系統(tǒng)和管道進行簡要分析，在檢驗時對需要注意的問題認真分析研判，嚴(yán)格按照相關(guān)法規(guī)和規(guī)程的規(guī)定，加強檢驗檢測工作，避免事故的發(fā)生，保障鍋爐的安全經(jīng)濟運行。

參考文獻

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