大型電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)主要缺陷研究

王健

（中國(guó)特種設(shè)備檢測(cè)研究院，北京 100029）

對(duì)大型電站中的鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)，是了解其存在缺陷與運(yùn)行問(wèn)題的有效方式之一。掌握鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)主要缺陷的具體情況，則是解決鍋爐缺陷問(wèn)題，確保其實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久、安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵所在。本文將為相關(guān)研究人員給予相應(yīng)理論參考，并為解決大型電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)主要缺陷提供一定的實(shí)踐依據(jù)。

1 鍋爐給水管的缺陷

當(dāng)前，許多超過(guò)300MW的大型電站鍋爐采用的是超臨界煤粉鍋爐，根據(jù)相關(guān)內(nèi)部檢驗(yàn)報(bào)告及參考文獻(xiàn)，可知在連接省煤器和鍋筒的汽水導(dǎo)管中，時(shí)常容易出現(xiàn)導(dǎo)管減薄的缺陷情況。例如，在某大型電站中，工作人員在對(duì)鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，在尚未進(jìn)入鍋筒時(shí)，采取分散設(shè)計(jì)形式的汽包內(nèi)導(dǎo)管，與其他正常導(dǎo)管相比，出現(xiàn)了明顯減薄的情況。特別是在管子彎頭與導(dǎo)管連接鍋筒給水套管的焊縫兩側(cè)位置處，其母材部位出現(xiàn)了明顯減薄情況。通過(guò)進(jìn)一步分析研究，可知導(dǎo)致這一缺陷問(wèn)題出現(xiàn)的原因與鍋爐給水管本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷和水質(zhì)等因素有關(guān)。例如，大型電站鍋爐中采用的給水管本身出口管徑過(guò)小，在無(wú)形中加快了流速，長(zhǎng)此以往勢(shì)必會(huì)使得管道出現(xiàn)磨損而減薄的情況。如果水中含有過(guò)多雜質(zhì)，其在慢慢腐蝕給水管內(nèi)壁的過(guò)程中也會(huì)導(dǎo)致給水管出現(xiàn)減薄的情況。因此，針對(duì)在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的給水管減薄缺陷，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)立即更換出口管徑過(guò)小的給水管，同時(shí)采用過(guò)濾裝置對(duì)水中雜質(zhì)含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以此有效解決該項(xiàng)缺陷問(wèn)題。

2 汽包內(nèi)部裝置缺陷

在對(duì)大型電站鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，鍋爐汽包內(nèi)部裝置比較容易出現(xiàn)各種缺陷問(wèn)題。常見(jiàn)的缺陷問(wèn)題主要包括汽包內(nèi)部汽水分離與給水裝置，或是蒸汽清洗裝置出現(xiàn)脫落、沖刷穿透等。例如，某大型電站在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)過(guò)程中，有工作人員發(fā)現(xiàn)汽包內(nèi)件中出現(xiàn)了明顯的位移情況，且部分裝置被損壞。而鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的頻次直接影響鍋爐汽包內(nèi)部裝置損壞程度。通常情況下，至少3年未進(jìn)行內(nèi)部檢修的鍋爐，與定期進(jìn)行內(nèi)部檢驗(yàn)的鍋爐相比，其內(nèi)部裝置更容易出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p壞的情況。如給水長(zhǎng)期沖刷汽水分類(lèi)擋板最終導(dǎo)致其被穿透，蒸汽空間內(nèi)有給水直接進(jìn)入，最終使得鍋爐汽水品質(zhì)受到極大影響。如工作人員可以立足大型電站實(shí)際情況，選擇使用兩級(jí)擋板濾網(wǎng)式汽水分離器。此類(lèi)分離裝置在罐體上設(shè)有汽水混合物進(jìn)管、蒸汽出管和冷凝水排放管。并且有隔板豎向牢固固定在罐體內(nèi)，使得罐體內(nèi)空間可以在隔板的作用下，被分隔成一級(jí)、二級(jí)分離區(qū)域以及專(zhuān)門(mén)用于回收冷凝水的區(qū)域。其中檔案被固定在一級(jí)分離區(qū)域當(dāng)中，專(zhuān)門(mén)用于阻擋汽水混合物通過(guò)，濾網(wǎng)層被固定設(shè)置在二級(jí)分離區(qū)中，且和氣流方向呈90°，罐體內(nèi)壁和擋板以及隔板共同形成可供汽流流通的通道。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，此類(lèi)汽水分離裝置，在溫度與壓強(qiáng)相同的情況下，至少可以去除99.5%的汽水混合物中的水分，將鍋爐汽包內(nèi)部裝置出現(xiàn)脫落或是沖刷穿透等缺陷問(wèn)題的可能性降至最低。

3 鍋爐的受熱面磨損

3．1 吹損缺陷

鍋爐受熱面磨損是大型電站在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中經(jīng)常容易被發(fā)現(xiàn)的一種缺陷問(wèn)題，其中尤以吹損缺陷最為常見(jiàn)。導(dǎo)致鍋爐受熱面出現(xiàn)吹損缺陷的原因，除了與吹灰器本身出現(xiàn)如旋轉(zhuǎn)異常、卡死等問(wèn)題，或是因暖管時(shí)間過(guò)短、吹灰器閥門(mén)內(nèi)部出現(xiàn)泄漏等因素影響而出現(xiàn)吹灰器帶水有關(guān)之外，如果大型電站鍋爐采用全伸縮式吹灰器，但伸出長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，且吹灰器長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下運(yùn)行，使吹灰槍撓度明顯超過(guò)規(guī)定值，此時(shí)，在內(nèi)部檢驗(yàn)中容易發(fā)現(xiàn)吹灰槍行程越長(zhǎng)的區(qū)域，受熱面管的吹損程度也越嚴(yán)重。但如果吹灰器伸出長(zhǎng)度過(guò)短，則容易使得墻式受熱面管出現(xiàn)嚴(yán)重吹損的情況。為此，相關(guān)工作人員首先可以通過(guò)根據(jù)實(shí)際情況，采用管壁噴涂或是加設(shè)防磨瓦的方式，對(duì)受熱面管的磨損進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而有效延長(zhǎng)鍋爐受熱面管的使用壽命。其次，工作人員需要按照規(guī)定檢修周期及時(shí)對(duì)磨損嚴(yán)重的受熱面管進(jìn)行換新。最后，工作人員可以根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，優(yōu)化調(diào)整吹灰系統(tǒng)，將吹灰壓力適當(dāng)調(diào)低，并且在進(jìn)行鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)時(shí)，重點(diǎn)對(duì)防磨瓦失位等關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格檢查，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷問(wèn)題并進(jìn)行有效解決。

3．2 煙氣磨損

當(dāng)大型電站中的鍋爐在長(zhǎng)期運(yùn)行中，尾部煙道煙氣溫度始終低于正常溫度值，則煙氣中的灰將會(huì)逐漸變硬，進(jìn)而加劇磨損。除此之外，如果大型電站鍋爐長(zhǎng)期受到煙氣反射或是轉(zhuǎn)彎等因素的影響，同樣會(huì)導(dǎo)致鍋爐受熱面管局部極易出現(xiàn)磨損缺陷。因此，本文認(rèn)為在處理鍋爐受熱面管磨損缺陷時(shí)，工作人員需要將對(duì)應(yīng)著煙氣溫度最低區(qū)域的鍋爐尾部受熱面，作為重點(diǎn)檢查對(duì)象并對(duì)煙氣走廊位置處的受熱面管進(jìn)行重點(diǎn)檢查。如果煙氣磨損情況較輕微，則工作人員可以通過(guò)及時(shí)加裝防磨瓦的方式進(jìn)行相應(yīng)處理。但如果煙氣磨損情況較嚴(yán)重，則需要工作人員參考剩余壁厚進(jìn)行及時(shí)換新。

4 承壓部件主要缺陷

4．1 材質(zhì)缺陷

在大型電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)當(dāng)中，承壓部件也是缺陷問(wèn)題頻發(fā)的“重災(zāi)區(qū)”。按照具體缺陷原因，可將鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中承壓部件的缺陷細(xì)分成材質(zhì)缺陷、焊縫缺陷等。其中，材質(zhì)缺陷多是指鍋爐中的高溫承壓部件材質(zhì)發(fā)生劣化情況。例如在部分大型電站中，鍋爐因受到燃料頻發(fā)出現(xiàn)波動(dòng)情況的影響，使得容量較大且參數(shù)較高的鍋爐往往難以正常負(fù)荷運(yùn)行。加之電站中相關(guān)工作人員本身缺乏先進(jìn)的管理理念，管理技術(shù)水平相對(duì)較低，或是機(jī)組設(shè)備為首次運(yùn)行的新設(shè)備，無(wú)任何實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，則均有可能導(dǎo)致鍋爐中的高溫承壓部件出現(xiàn)材質(zhì)劣化的情況。因此，電站工作人員一方面需要定期對(duì)鍋爐承壓部件進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)和有效運(yùn)維管理，及時(shí)排除其中潛藏的缺陷隱患與故障問(wèn)題。另一方面，針對(duì)全新的機(jī)組設(shè)備，工作人員需要提前對(duì)其進(jìn)行一段時(shí)間的試運(yùn)行，待其順利通過(guò)試運(yùn)行后再正式投入使用。

4．2 焊縫缺陷

在大型電站鍋爐的承壓部件以及部分老式鍋爐的過(guò)熱器、減溫器中，比較容易出現(xiàn)焊縫缺陷。例如，在某大型電站的鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在承壓部件的焊接收弧位置處出現(xiàn)了許多表面氣孔，在對(duì)其進(jìn)行打磨處理后，工作人員在其內(nèi)部發(fā)現(xiàn)諸多焊接氣孔，這也表明，此時(shí)該鍋爐承壓部件出現(xiàn)穿透性缺陷。還有部分大型電站在鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)鍋筒和接縫相互對(duì)接的位置、給水管與下降管角焊縫等內(nèi)部存在超標(biāo)缺陷。如果工作人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)此類(lèi)焊縫缺陷并立即對(duì)其進(jìn)行有效處理，則既有可能導(dǎo)致缺陷逐步擴(kuò)大，最終直接影響整體鍋爐質(zhì)量及其正常運(yùn)行。而導(dǎo)致焊縫缺陷出現(xiàn)的主要原因，通常為工作人員在進(jìn)行鍋爐承壓部件或是過(guò)熱器等制造與安裝時(shí)，未能?chē)?yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)行規(guī)范操作，出現(xiàn)包括熱處理不當(dāng)?shù)仍趦?nèi)的各種問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)焊縫返修時(shí)則極易出現(xiàn)缺陷問(wèn)題。因此，相關(guān)工作人員在制造安裝大型電站鍋爐承壓部件等之前，需要認(rèn)真研讀相關(guān)資料信息，并嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行規(guī)范操作。如果焊縫缺陷已經(jīng)出現(xiàn)，則工作人員需要及時(shí)利用專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)儀器設(shè)備對(duì)焊縫寬度、裂紋走向等進(jìn)行統(tǒng)一明確，在此基礎(chǔ)上，對(duì)焊縫缺陷的危害程度進(jìn)行精準(zhǔn)判定，從而根據(jù)實(shí)際情況采取返修等處理措施。

5 鍋爐超溫爆管缺陷

在部分早期修建的大型電站中，采用的鍋爐設(shè)備年頭較長(zhǎng)，且屬于典型的傳統(tǒng)機(jī)組設(shè)備如四角切圓燃燒鍋爐等。因受到殘余煙氣旋轉(zhuǎn)的影響，比較容易使得爐膛出口左側(cè)與右側(cè)之間的煙氣溫度與流量偏差值過(guò)大，一般在爐膛出口的右下方會(huì)出現(xiàn)煙氣流量最大值、產(chǎn)生煙氣溫度的最高值。如在王明庭（2017）對(duì)電站鍋爐的相關(guān)研究中，指出爐膛出口左側(cè)和右側(cè)之間的煙氣溫度差值最高可以達(dá)到接近250℃，兩側(cè)之間的流量比最大可以達(dá)到1:1.5。在集箱分配的影響下，并聯(lián)管屏蒸汽流量也比較容易出現(xiàn)較大偏差值。例如，在許多早期大型電站中所使用的集箱，為三通導(dǎo)氣管形式集箱，在三通區(qū)域渦流的作用下，該區(qū)域并聯(lián)管屏通常會(huì)出現(xiàn)較大流量偏差。當(dāng)偏差值過(guò)大，將會(huì)導(dǎo)致鍋爐過(guò)熱器等設(shè)備管壁出現(xiàn)溫升過(guò)快過(guò)高的情況，最終導(dǎo)致出現(xiàn)超溫爆管問(wèn)題。除此之外，如果鍋爐本身采用的管段材料缺乏較高硬度和強(qiáng)度，同樣也比較容易在高溫過(guò)熱器或再熱器的頂棚區(qū)域管段位置處出現(xiàn)爆管的情況。因此，相關(guān)工作人員一方面需要選擇具有較高強(qiáng)度等級(jí)的管材，并對(duì)受熱面管進(jìn)行有效保溫。另一方面可以通過(guò)加裝節(jié)流裝置或是將旁路管引入流量區(qū)域，進(jìn)而有效控制鍋爐蒸汽側(cè)流量偏差。對(duì)于四角切圓燃燒鍋爐，工作人員則可以選擇使用小切圓燃燒方式，配合使用上部風(fēng)反切的方式，從而有效控制鍋爐煙氣側(cè)的流量與溫度偏差，盡可能避免超溫爆管缺陷問(wèn)題的出現(xiàn)。

6 結(jié)語(yǔ)

大型電站中相關(guān)工作人員需要立足鍋爐的實(shí)際運(yùn)行情況，并嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)定要求規(guī)范落實(shí)鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)工作。根據(jù)具體檢驗(yàn)結(jié)果及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的缺陷問(wèn)題，并有針對(duì)性地進(jìn)行相應(yīng)處理，以便可以切實(shí)保障大型電站鍋爐實(shí)現(xiàn)安全、長(zhǎng)穩(wěn)運(yùn)行。