電站鍋爐制造安裝過程中延遲缺陷的相關(guān)問題分析

姜冠宇

摘? ?要：電站鍋爐在運行期間需要承受一定的壓力和溫度，所以對安全性有較高的要求。電站鍋爐在制造、安裝過程中所經(jīng)受的冷、熱加工會導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生各種缺陷，而在經(jīng)過一段時間后出現(xiàn)的延遲缺陷不易察覺，也不好控制，對鍋爐安全運行所帶來的危險性較大。本文首先分析了電站鍋爐產(chǎn)生延遲缺陷的原因以及擴展的條件，然后闡述了避免或者減少延遲缺陷以及提高延遲缺陷檢出率的措施，為提高電站鍋爐運行的安全性奠定良好的條件。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐? 制造安裝? 延遲缺陷? 防范措施

中圖分類號：TM621.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0079-02

隨著我國電站鍋爐向大體積、大容量方向的發(fā)展，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，為了滿足運輸需求，鍋爐制造企業(yè)無法進行整體制造，所以首先要進行部件制造，在運達現(xiàn)場后再進行現(xiàn)場安裝。在電站鍋爐制造和安裝的過程中，金屬材料需要經(jīng)過下料、成型、組對、焊接、熱處理等一系列冷熱加工，在此過程中可能會產(chǎn)生各種各樣的缺陷或者潛在的缺陷傾向。有些缺陷在當(dāng)時利用常規(guī)檢測方法和檢測手段是無法發(fā)現(xiàn)的，只有在經(jīng)過一段時間后才能夠顯現(xiàn)出來，這種缺陷稱為延遲缺陷。產(chǎn)生延遲缺陷的原因較多，導(dǎo)致其擴展的條件也不相同，出現(xiàn)的時間不易控制，所以這類缺陷所造成的破壞性也較大。為了提高電站鍋爐運行的安全性，需要對延遲缺陷產(chǎn)生的原因以及擴展的條件進行分析，然后有針對性的做好各種防范措施，最大程度的避免延遲缺陷的發(fā)生，確保電站鍋爐安全穩(wěn)定運行。

1? 電站鍋爐延遲缺陷產(chǎn)生的原因及擴展條件

1.1 金屬材料自身存在的質(zhì)量缺陷

在金屬材料入廠檢驗時因為操作人員技術(shù)水平或者檢測儀器的影響也會出現(xiàn)漏檢和誤檢的現(xiàn)象，為鍋爐制造、安裝以及使用埋下了安全隱患。夾層就是金屬材料中存在的缺陷之一，在金屬材料中間存在很薄的一層缺陷，這層缺陷具有一定的面積就稱為夾層。如果夾層距離金屬材料表面很近，則可以通過打磨的方式進行消除，打磨后的余壁厚度如果能夠滿足鍋爐的強度要求，則可繼續(xù)使用。如果夾層位于材料內(nèi)部，且夾層的走向與材料表面存在一定的角度時，則夾層就會將材料分成兩層，會直接降低鋼板承受載荷的能力。隨著時間的延長，夾層在載荷的作用下缺陷就會沿著夾層方向不斷延展擴大，當(dāng)這種缺陷擴展的一定程度時就會發(fā)生斷裂，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

1.2 成型加工過程中產(chǎn)生的缺陷

因為電站鍋爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以在制造過程中會涉及到多種成型工藝，而每種成型工藝都會對金屬材料產(chǎn)生或大或小的缺陷。尤其是對于變形較大的成型工藝而言，金屬材料所受到的殘余應(yīng)力也會很大。比如在筒體的卷制和封頭的沖壓過程中，在筒體的外表面以及封頭過渡圓弧區(qū)都會受到較大的拉應(yīng)力，在應(yīng)力的作用下就會產(chǎn)生以微小裂紋為主的缺陷。這些微小的缺陷在制造過程中一般很難會被發(fā)現(xiàn)，但是隨著時間的推移以及各種應(yīng)力的作用下，微小的缺陷就會逐漸擴大最終產(chǎn)生安全事故。電站鍋爐每個部件的制造基本都會經(jīng)過變形，只是不同部位的部件在成型過程中的變形程度不同，變形程度越大，部件內(nèi)部的應(yīng)力也會越大，在后期形成缺陷的幾率就會越大。

1.3 焊接缺陷

電站鍋爐各個部件在制造完成后，需要運輸?shù)浆F(xiàn)場進行安裝，焊接是鍋爐安裝的重要工序。在焊接過程中，施焊區(qū)會在短暫的時間內(nèi)經(jīng)歷加熱和冷卻，由于受到操作人員焊接水平或者其他因素的影響，在金屬焊縫中會出現(xiàn)氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等質(zhì)量缺陷。此外，金屬材料的性能也是產(chǎn)生焊接缺陷的重要原因，對于碳含量以及其他合金元素含量較多的鋼材可焊性就會降低。對于有延遲裂紋傾向的金屬材料，在焊接時產(chǎn)生焊接缺陷的幾率就會越大，如果焊接缺陷沒有及時發(fā)現(xiàn)，在將來就會出現(xiàn)擴展和斷裂，威脅到鍋爐運行的安全性。

2? 避免或減少電站鍋爐延遲缺陷的措施

2.1 做好材料的入廠驗收工作

因為電站鍋爐為承壓類特種設(shè)備，所以對所用金屬材料有較高的要求，在金屬材料入廠時需要對材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能以及無損檢測等方面進行檢驗檢測。首先要核查材料的質(zhì)量證明書，確保檢驗項目與訂貨合同以及相應(yīng)材料相符。對于有無損檢測要求的鋼板，一定要認(rèn)真核對每張鋼板的無損檢測報告。驗收合格的材料做好標(biāo)記，并且根據(jù)規(guī)格、型號的不同分類存放。確保檢驗人員的專業(yè)性，做好檢測儀器的檢查工作，從源頭上做好材料的質(zhì)量保障工作。

2.2 加強部件成型質(zhì)量檢驗

在鍋爐部件成型過程中，為了減少因為變形而產(chǎn)生的應(yīng)力，應(yīng)該根據(jù)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能等合理成型工藝，避免因為材料本身塑性、韌性差而在較大變形后出現(xiàn)集中應(yīng)力。根據(jù)成型工藝不同，可有選擇性的進行應(yīng)力熱處理。在部件成型后應(yīng)該進行全面的宏觀檢查，并且增加表面無損檢測的比例，尤其是對于有拼接接頭的材料，對于成型后的小圓弧過渡區(qū)還應(yīng)該增加無損檢測。

2.3 提高焊接質(zhì)量控制

為了減少和避免焊接缺陷，首先，做好焊接工藝的評定工作，確保鍋爐所有受壓元件均適用于焊接工藝。其次，根據(jù)焊接材料和焊接要求選擇適應(yīng)的焊接工藝和焊接方法，做好焊后熱處理工作。再次，操作人員嚴(yán)格按照焊接工藝要求執(zhí)行，并且做好焊接現(xiàn)場的防護工作。最后，根據(jù)碳當(dāng)量法和屈服強度法來判斷材料是否有延遲裂紋傾向，對于有延遲裂紋傾向的材料，在焊接完成24h或者48h后進行無損檢測，以確定是否有延遲裂紋。

2.4 加強焊后熱處理操作

焊后熱處理是消除焊接應(yīng)力的重要手段，能夠有效防止延遲裂紋的出現(xiàn)。焊后熱處理的質(zhì)量控制尤為重要，應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇適宜的保溫時間和保溫溫度，控制好測溫點的位置和數(shù)量，一定要具有代表性且測量精準(zhǔn)。對于有延遲裂紋傾向的材料，在焊接完成后要立即進行焊后熱處理。

2.5 提高無損檢測的質(zhì)量

掌握合理的無損檢測時機可有效提高延遲缺陷的檢出率，對于焊接過程中的無損檢測可根據(jù)焊接工藝、焊接結(jié)構(gòu)等因素選擇適當(dāng)?shù)臋z測時機。在檢查完焊接接頭的尺寸以及外觀質(zhì)量后即可進行無損檢測，對于有延遲裂紋傾向材料的無損檢測時機可參照2.3部分內(nèi)容。選擇兩種無損檢測方法進行優(yōu)勢互補，比如UT和RT結(jié)合使用，可提高缺陷檢出率。選擇有資質(zhì)、技術(shù)水平高的人員進行檢測。

2.6 加強電站鍋爐安全檢驗工作

為了減少電站鍋爐在后期運行中出現(xiàn)缺陷，應(yīng)該做好定期檢驗工作。在鍋爐運行狀態(tài)下，可對鍋爐外部進行安全運行狀況、安全附件、安全保護裝置以及安全管理等內(nèi)容進行檢查。在鍋爐停爐狀態(tài)下，可對鍋爐內(nèi)部進行壁厚測定、無損檢測、硬度檢測、金相檢驗等。根據(jù)以往的工作經(jīng)驗，可合理制定檢驗周期、檢測位置和檢驗內(nèi)容，最大程度的減少和避免延遲缺陷的發(fā)生。

3? 結(jié)語

質(zhì)量缺陷是電站鍋爐安全運行面臨的重要問題，由于電站鍋爐在制造、安裝過程中的工序較為復(fù)雜，在每道工序都有可能產(chǎn)生缺陷或者潛在的缺陷傾向。對于當(dāng)時能夠發(fā)現(xiàn)的缺陷可以通過返修的方式進行消除或者恢復(fù)，但是延遲缺陷是無法及時發(fā)現(xiàn)的，所以潛在的安全威脅較大。任何一個小的缺陷源在受到各種因素的影響下都有可能形成缺陷并進一步擴展，所以要高度重視延遲缺陷問題。經(jīng)過長期的工作，對電站鍋爐延遲缺陷產(chǎn)生的原因及擴展條件會有一定的總結(jié)，然后做好應(yīng)對措施以避免或者減少延遲缺陷的出現(xiàn)，通過各種手段提高延遲缺陷檢出率，為電站鍋爐安全運行創(chuàng)造有利條件。

參考文獻

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