中溫中壓電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)研究

丁昆 張燕(青島市特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院，山東 青島 266000)

0 引言

《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》中明確規(guī)定，電站需每三至六年開展一次鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)工作。鍋爐系統(tǒng)較為復(fù)雜，不同的鍋爐，在結(jié)構(gòu)部件方面有所差異，規(guī)定的內(nèi)部檢驗(yàn)內(nèi)容也不同，對內(nèi)部檢驗(yàn)人員的專業(yè)知識要求較高。就此，為保障中溫中壓電站鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，對其內(nèi)部檢驗(yàn)的分析具有鮮明現(xiàn)實(shí)意義。

1 中溫中壓電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)要點(diǎn)

鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)需在鍋爐停爐并對內(nèi)部進(jìn)行清理，通風(fēng)換氣，冷卻后進(jìn)行，檢驗(yàn)方式包括宏觀檢查、壁厚測量、幾何尺寸測量、理化檢驗(yàn)、無損檢測、垢樣分析和強(qiáng)度校核等，分析鍋爐是否存在缺陷，明確缺陷的位置及原因，為缺陷的有效消除提供幫助，保障鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行。在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)時，檢驗(yàn)人員需采用多種方法，對鍋爐存在的缺陷進(jìn)行定位、定性與定量分析。

1.1 定位分析要點(diǎn)

在電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，定位分析可明確受檢部件的缺陷位置，為后續(xù)缺陷修復(fù)提供參考，還可明確鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)已完成、未完成的區(qū)域，使電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)工作更為規(guī)范全面。受電站運(yùn)行實(shí)際影響，在電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，全面深入檢驗(yàn)所有鍋爐的所有部件難以實(shí)現(xiàn)，檢驗(yàn)人員采用抽檢的方式。在鍋爐抽檢中，檢驗(yàn)人員可按照空間方位、煙氣流程或工質(zhì)流程完成定位。以空間方位為例，通常將爐膛作為前方位、煙氣出口作為后方位，檢驗(yàn)人員置于鍋爐前方、面向汽包，進(jìn)行各個部件的定位。例如，沿著左側(cè)水冷壁從爐前至爐后方向，第3 根水冷壁管位于左側(cè)水冷壁下集箱上方的1.5m 位置，以清晰明確的語言，定位內(nèi)部檢驗(yàn)的部件，保障后續(xù)部件缺陷消除工作開展的準(zhǔn)確性與有效性[1]。

1.2 定性分析要點(diǎn)

在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，定性分析是指明確鍋爐缺陷的性質(zhì)，可幫助運(yùn)維人員明確鍋爐缺陷的特征，為缺陷消除方案制定提供依據(jù)。針對鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的不同缺陷，采用的定性分析方法不同。在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，如下故障的定性分析方法較為簡單。例如，對于鍋爐部件存在的磨損、彎曲等缺陷，檢驗(yàn)人員可通過宏觀檢查尺寸測量；對于鍋爐部件內(nèi)部存在的材質(zhì)變化，如析出碳化物等，檢驗(yàn)人員可通過金相分析判斷性質(zhì)；對于鍋爐部件存在的裂紋，檢驗(yàn)人員可通過射線或超聲檢測方法分析[2]。

在中溫中壓電站運(yùn)行期間，還存在結(jié)垢、腐蝕等缺陷，其缺陷原因較為復(fù)雜，定性分析難度較高，檢驗(yàn)人員需結(jié)合缺陷原理，采用相應(yīng)化學(xué)方法，明確缺陷原因，為缺陷排除提供參考。以結(jié)垢缺陷為例，在鍋爐內(nèi)部，常見的結(jié)垢現(xiàn)象包括以下幾類：

(1)水垢，包括碳酸鹽水垢與硫酸鹽水垢，前者以白色為主，整體結(jié)構(gòu)疏松，易溶于鹽酸，后者以黃白色為主，整體結(jié)構(gòu)密實(shí)，溶于鹽酸，檢驗(yàn)人員可根據(jù)二者顏色及在鹽酸中溶解的速度，明確水垢類別。

(2)泥沙垢，由水垢和泥沙混合形成，呈現(xiàn)出當(dāng)?shù)啬嗌车念伾?，其與鍋爐結(jié)構(gòu)的連接較密切，不會與酸堿物質(zhì)反應(yīng)。

(3)鐵銹垢，由鍋爐金屬物質(zhì)內(nèi)的鐵氧化物形成，表面呈黑色或紅褐色，內(nèi)部以灰色為主，結(jié)構(gòu)相對堅(jiān)硬，可溶于高濃度鹽酸或熱鹽酸。

1.3 定量分析要點(diǎn)

在通過定位分析明確缺陷位置、通過定性分析明確缺陷性質(zhì)后，需對鍋爐進(jìn)行定量分析，明確缺陷對鍋爐的影響程度，為鍋爐運(yùn)維計(jì)劃制定提供參考?！跺仩t定期檢驗(yàn)規(guī)則》中明確規(guī)定，部分鍋爐部件的缺陷達(dá)到一定程度上，需進(jìn)行更換。例如，當(dāng)受壓部件嚴(yán)重腐蝕或者磨損減薄，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算，最小實(shí)測厚度小于最小許用厚度時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行修復(fù)。就此，檢驗(yàn)人員在開展鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)時，需選擇先進(jìn)設(shè)備，規(guī)范定量分析，明確缺陷的參數(shù)，分析其對鍋爐運(yùn)行的影響。細(xì)化來說，定量分析的要點(diǎn)如下：

第一，做好準(zhǔn)備工作，檢驗(yàn)人員需在檢驗(yàn)前合理選擇先進(jìn)設(shè)備，結(jié)合檢驗(yàn)要求，選擇精度及質(zhì)量參數(shù)均合理的儀器，并在缺陷定量分析前做好設(shè)備調(diào)試與校準(zhǔn)工作。以HT-2000A 型號的硬度儀為例，檢驗(yàn)人員需做好時間、次數(shù)、材料類別等內(nèi)容的準(zhǔn)確設(shè)置，保障檢驗(yàn)質(zhì)量。同時，使用單位需做好鍋爐內(nèi)部部件的處理工作，使其滿足檢驗(yàn)設(shè)備的檢驗(yàn)要求，保障檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如，對于鍋爐部件中存在結(jié)垢或氧化現(xiàn)象的部件，檢驗(yàn)人員需采取打磨、除渣或去氧化方式，使部件的厚度、硬度等數(shù)值測量更為準(zhǔn)確。尤其是在金相分析中，檢驗(yàn)人員不僅要進(jìn)行上述處理，還需應(yīng)用金相砂紙打磨，進(jìn)行拋光與浸蝕等處理，使部件表面符合金相分析要求。

第二，規(guī)范定量分析，檢驗(yàn)人員需按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或檢驗(yàn)設(shè)備說明書，規(guī)范定量分析操作，保障分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，并將定量分析結(jié)果與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對比，判斷缺陷對電站鍋爐的影響程度[3]。例如，在應(yīng)用金相分析方法，對鍋爐高溫受壓部件進(jìn)行球化分析時，檢驗(yàn)人員需結(jié)合部件材料對應(yīng)的晶相圖譜，準(zhǔn)確判斷故障缺陷的程度。以15CrMo 鋼材料為例，檢驗(yàn)人員需根據(jù)《15CrMo 鋼珠光體球化參考級別》判斷球化等級，使定量分析結(jié)果更為精準(zhǔn)可靠。對于鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中難以使用數(shù)據(jù)表示的缺陷，可根據(jù)檢驗(yàn)人員的工作經(jīng)驗(yàn)，以輕微、嚴(yán)重等詞匯，準(zhǔn)確描述缺陷內(nèi)容，為故障排除方法的選擇提供參考。以腐蝕現(xiàn)象為例，可根據(jù)腐蝕面積與深度，用輕微腐蝕或嚴(yán)重腐蝕進(jìn)行表述。

2 中溫中壓電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)案例

本文以某中溫中壓電站的鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)工作為案例，分析電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)具體應(yīng)用。該電站采用自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，額定出力為130t/h，采以π 型布置，鍋爐內(nèi)部部件包括過熱器、預(yù)熱器、省煤器及減溫器等，檢驗(yàn)人員通過定位、定性與定量分析，開展內(nèi)部檢驗(yàn)工作，發(fā)現(xiàn)鍋爐存在一定缺陷，并進(jìn)行深入分析，以消除缺陷。

2.1 內(nèi)部檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的缺陷

(1)在鍋筒部件中，通過宏觀檢查和滲透檢測發(fā)現(xiàn)五處裂紋，裂紋位于筒體和預(yù)焊件的焊縫位置，通過長度測量，裂紋長度分別為30mm、30mm、50mm、60mm、60mm。

(2)在減溫器部件中，通過超聲波探傷檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該部件后端環(huán)位置的焊縫超標(biāo)。

(3)在匯汽集箱左側(cè)支座和筒體連接區(qū)域的焊縫位置，宏觀檢查發(fā)現(xiàn)一處裂紋，長度測量結(jié)果為10mm。

(4)在省煤器低溫段進(jìn)口集箱的筒體位置，檢驗(yàn)人員通過表面探傷方法，發(fā)現(xiàn)筒體區(qū)域存在多處裂紋，位于出水管接頭、進(jìn)水管接頭、筒體和管座間的焊縫等部位，長度在15～100mm之間。

(5)通過宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)水平煙道和尾部煙道均存在破損現(xiàn)象，表現(xiàn)為煙道上部區(qū)域的耐火墻脫落；發(fā)現(xiàn)省煤器管的防磨瓦出現(xiàn)變形錯位。

(6)通過宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)過熱器位置的定位板出現(xiàn)燒毀現(xiàn)象，判斷為嚴(yán)重?zé)龤Ч收稀?/p>

2.2 基于內(nèi)部檢驗(yàn)的缺陷消除

根據(jù)上述缺陷內(nèi)容，運(yùn)維人員結(jié)合內(nèi)部檢驗(yàn)結(jié)果，分析缺陷出現(xiàn)原因，編制相應(yīng)缺陷消除方案：

(1)在鍋筒部件中，焊縫區(qū)域的裂紋出現(xiàn)原因?yàn)殄佂矁?nèi)外壁的溫差。在電站鍋爐運(yùn)行中，啟動和停止期間溫差較大，使鍋爐內(nèi)外壁間存在熱應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。針對該原因，運(yùn)維人員提出消除裂紋、補(bǔ)焊的修復(fù)方案。

(2)在減溫器部件中，針對焊縫超標(biāo)問題，運(yùn)維人員調(diào)取減溫器部件的原始無損探傷報(bào)告，并未在報(bào)告中發(fā)現(xiàn)焊縫超標(biāo)問題，懷疑超聲波探傷存在偏差，對焊縫位置重新進(jìn)行射線探傷，探傷結(jié)果為焊縫符合標(biāo)準(zhǔn)要求。就此，判斷減溫器部件不存在焊縫超標(biāo)問題。

(3)針對水平煙道和尾部煙道存在的破損現(xiàn)象，運(yùn)維人員判斷缺陷原因在于停爐維修時爐墻水洗后未完全干燥，就啟動鍋爐，進(jìn)行升火升壓操作，導(dǎo)致爐墻內(nèi)的水分蒸發(fā)膨脹，出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，重新更換爐墻，并建議電站管理者調(diào)整停爐維修規(guī)范，防控該缺陷的出現(xiàn)。針對省煤器管防磨瓦變形錯位的缺陷，運(yùn)維人員給出更換防磨部件的缺陷消除方案。

(4)針對定位板燒毀現(xiàn)象，運(yùn)維人員判斷缺陷原因?yàn)殄仩t運(yùn)行時出口煙溫度過高，導(dǎo)致梳形板被燒毀，給出更換梳形板材料，提高其抗高溫性能的缺陷消除方案。

針對部件存在的裂紋問題，本文以匯汽集箱左側(cè)支座和筒體連接區(qū)域焊縫處的裂紋為例，分析其運(yùn)維要點(diǎn)。運(yùn)維人員根據(jù)內(nèi)部檢驗(yàn)結(jié)果，明確缺陷存在的具體位置，發(fā)現(xiàn)該鍋爐支座位置的地腳螺栓擰緊力較大，使其保持固定狀態(tài)。在集氣箱溫度增加的條件下，筒體支座不能自由滑動，產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，對支座位置的焊縫造成拉裂，引發(fā)裂紋缺陷。針對該原因，運(yùn)維人員提出擰松地腳螺栓，打磨焊縫消除裂紋的運(yùn)維方案。另外，在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，關(guān)于裂紋的檢驗(yàn)與運(yùn)維還存在以下問題：在鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行中，匯汽集箱焊縫位置的裂紋擴(kuò)展會引發(fā)蒸汽泄漏問題，部分電站為保障短期利益，未采取科學(xué)方法處理裂紋，僅在裂紋上方進(jìn)行補(bǔ)焊，而在內(nèi)部檢驗(yàn)中，會發(fā)現(xiàn)補(bǔ)焊操作僅將裂紋隱藏，并未實(shí)際消除裂紋，需在內(nèi)部檢驗(yàn)完成后，進(jìn)行返修。

在該電站鍋爐的內(nèi)部檢驗(yàn)中，運(yùn)維人員也發(fā)現(xiàn)該問題，并制定如下消除方案，可為其他電站提供參考。

(1)通過砂輪或碳弧氣刨，將補(bǔ)焊區(qū)域和裂紋消除，在打磨過程中，需避開筒壁，避免筒壁出現(xiàn)磨損。

(2)應(yīng)用滲透探傷方法，驗(yàn)證焊縫位置的裂紋是否全部消除，確保無誤后進(jìn)行重新補(bǔ)焊處理。

(3)在焊前需制定焊接工藝，焊接工藝包括打底焊和填充焊兩部分。打底焊選擇φ3.2mm 的焊條，焊接時電流設(shè)置為90～120A、電壓設(shè)置為22～26V；填充焊選擇φ4.2mm 的焊條，焊接時電流設(shè)置為140～180A、電壓設(shè)置為22～26V。在焊接完成后，將焊接區(qū)域用棉氈包裹，進(jìn)行熱處理，要求焊接區(qū)域的溫度超過627℃，恒溫1 小時后，保溫自然冷卻降至環(huán)境溫度，對焊縫區(qū)域進(jìn)行100%磁粉探傷，驗(yàn)證返修處理是否切實(shí)消除焊縫裂紋缺陷。

3 結(jié)語

綜上所述，在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，定位分析可明確鍋爐缺陷的具體位置；定性分析可明確鍋爐缺陷的性質(zhì)；定量分析可明確鍋爐缺陷對鍋爐運(yùn)行的影響，為鍋爐缺陷消除工作提供全面可靠參考資料。就此，在開展中溫中壓電站內(nèi)部檢驗(yàn)中，檢驗(yàn)人員需對準(zhǔn)確定位的部件進(jìn)行全面分析，保障缺陷的有效消除。