探析鍋爐四管的點(diǎn)檢管理路徑

趙彬

摘 ?要：為了實(shí)現(xiàn)鍋爐四管的點(diǎn)檢定修管理，本文分析了鍋爐四管點(diǎn)檢定修管理的基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際情況，提出點(diǎn)檢定修管理的有效建議，以望借鑒。

關(guān)鍵詞：鍋爐設(shè)備;鍋爐四管;點(diǎn)檢管理

引言：鍋爐四管中的點(diǎn)檢定修管理是一種在設(shè)備運(yùn)行階段以點(diǎn)檢為核心（點(diǎn)檢人員既負(fù)責(zé)設(shè)備點(diǎn)檢，又負(fù)責(zé)設(shè)備管理，點(diǎn)檢、運(yùn)行、檢修三方之間，點(diǎn)檢處于核心地位，是設(shè)備維修的責(zé)任者、組織者和管理者），對(duì)鍋爐設(shè)備實(shí)行全員與全過(guò)程的設(shè)備管理模式。點(diǎn)檢就是按照定點(diǎn)、定法與定標(biāo)等原則對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期的檢測(cè)，通過(guò)檢查了解設(shè)備的劣化程度與發(fā)展的趨勢(shì)，并針對(duì)問(wèn)題提出防范的措施以及處理方案。點(diǎn)檢管理也是預(yù)防設(shè)備維修的基礎(chǔ)，以設(shè)備受控為主要的管理目標(biāo)，保證設(shè)備在運(yùn)行中獲得最大的綜合效益。 實(shí)踐證明，在我們發(fā)電企業(yè)推行點(diǎn)檢定修制可以有效防止“過(guò)維修”與“欠維修”，保證設(shè)備處于健康的運(yùn)行狀態(tài)、提高發(fā)企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性、降低故障發(fā)生率，減少設(shè)備維護(hù)檢修費(fèi)用。

一、鍋爐四管點(diǎn)檢傾向管理的基礎(chǔ)

要實(shí)現(xiàn)鍋爐四管的點(diǎn)檢管理，最重要的就是要有數(shù)據(jù)的積累，這也是實(shí)現(xiàn)劣化傾向的分析基礎(chǔ)。對(duì)四管可量化的點(diǎn)定期的數(shù)據(jù)測(cè)量，從最開(kāi)始的制造與安裝階段就要開(kāi)始進(jìn)行。因此電站鍋爐要加強(qiáng)四管的超溫統(tǒng)計(jì)工作，并在運(yùn)行中嚴(yán)格控制溫度，防止超溫是預(yù)防承壓部件失效的重要手段。由于鍋爐四管的壽命是在經(jīng)驗(yàn)公式與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立的，不管是管徑脹粗還是壁厚減薄，或是管子的金相組織結(jié)構(gòu)變化等。在四管全壽命的過(guò)程中，劣化的情況都是非常微小的，并且原始制造或安裝時(shí)產(chǎn)生的誤差是不能忽略不計(jì)的。例如按照《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》的標(biāo)準(zhǔn)制造的管子，要求其管徑出現(xiàn)最大的誤差大約在0.2mm，壁厚的最大誤差大約在±10%。由于相關(guān)的規(guī)定要求管子每年的磨損不能超過(guò)0.2mm，因此，原始的制造誤差將會(huì)給管子壽命估算的精準(zhǔn)度帶來(lái)一定的誤差。又如管材的原始金相組織結(jié)構(gòu)，有一些合金管材在出廠時(shí)球化就已經(jīng)達(dá)到要求的程度，如果不對(duì)其原始形態(tài)做相應(yīng)的采集與記錄，就會(huì)作出錯(cuò)誤的判斷，最終導(dǎo)致決策的失誤。因此要按照金屬監(jiān)督的要求，加強(qiáng)四管的金屬無(wú)損檢測(cè)工作，并做好檢測(cè)臺(tái)賬工作，對(duì)四管及時(shí)進(jìn)行（光譜、硬度、厚度、超聲、磁粉、射線、金相）檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。目前新型材料的應(yīng)用逐漸增多，舊材料元件已經(jīng)不能滿足鍋爐運(yùn)行的可靠性要求，需要及時(shí)進(jìn)行新材料、新工藝元件更換。如鍋爐水冷壁T23材質(zhì)的管道更換，鑄造堵閥更換為鍛造堵閥等等。監(jiān)控新材料的壽命更是一項(xiàng)重要的措施，檢驗(yàn)一個(gè)新型鋼種的性能不能只在實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)于在實(shí)際的運(yùn)行中進(jìn)行的監(jiān)督與檢驗(yàn)也是非常重要的。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)積極的建立新型材料的原始數(shù)據(jù)庫(kù)，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行的過(guò)程，以此獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)于整體的管理具有非常重要的意義。

二、點(diǎn)檢定修制在鍋爐四管上的應(yīng)用

鍋爐四管的爆漏事故是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組停機(jī)的重要原因，電站鍋爐事故占火電廠非計(jì)劃停機(jī)?37-60%。 2016?有數(shù)據(jù)顯示：超臨界鍋爐事故占火電廠非計(jì)劃停機(jī)?58%;平均每臺(tái)爐非計(jì)劃停機(jī)：1.58次/爐.?，燃煤電站高溫受熱面爆管泄漏問(wèn)題嚴(yán)重，約占機(jī)組停機(jī)事故的2/3。要如何實(shí)施對(duì)鍋爐四管的點(diǎn)檢，并有效的提升其在可靠性方面的發(fā)揮，是相關(guān)的技術(shù)人員必須面對(duì)的課題。鍋爐四管全部都在爐內(nèi)，在運(yùn)行中出現(xiàn)的壓力、溫度、聲響及流量等，都不能夠代表鍋爐設(shè)備劣化的程度。在管子因出現(xiàn)磨損、過(guò)熱及腐蝕等原因?qū)е碌膰?yán)重劣化情況，在未發(fā)生爆炸以前，都不會(huì)影響鍋爐的正常出力與正常的運(yùn)行使用，而發(fā)生的劣化情況，也不能以任何的信息方式在運(yùn)行過(guò)程中傳達(dá)給工作人員，因此，鍋爐四管點(diǎn)檢就要將點(diǎn)檢的重點(diǎn)放在停機(jī)解體點(diǎn)檢上進(jìn)行。以可靠性為中心的維修（RCM）是目前國(guó)際上通用的、流行的用以確定設(shè)（裝）備預(yù)防性維修需求、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法。鍋爐四管出現(xiàn)劣化的原因，是隨著鍋爐運(yùn)行的時(shí)間不斷增長(zhǎng)，管子由原有的良好狀態(tài)，轉(zhuǎn)向失效發(fā)展的過(guò)程。在這發(fā)展的時(shí)間中，管子的失效程度與失效時(shí)間都是有一定函數(shù)關(guān)聯(lián)，在不同的時(shí)間段內(nèi)，管子的劣化程度也不盡相同。要對(duì)劣化的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行量化的登記，然后進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)與分析，最終對(duì)劣化的規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，有效計(jì)算出劣化的速度，并估算其剩余的壽命，在確定其徹底失效之前采取相應(yīng)的檢修方法，這就是劣化的傾向管理。鍋爐四管的劣化傾向的重點(diǎn)，是能夠找到“量化”的“點(diǎn)”，就是說(shuō)，要重點(diǎn)關(guān)注管子的劣化程度。并針對(duì)管子不同時(shí)期的不同失效程度，采用合適的檢測(cè)方法，最后用數(shù)據(jù)將管子的劣化過(guò)程表述出來(lái)[1]。

（一）鍋爐四管劣化傾向監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

鍋爐四管的劣化傾向檢測(cè)應(yīng)具備以下特征：一、代表性：就是在管子中設(shè)置能夠代表劣化狀態(tài)的點(diǎn)。包含磨損、腐蝕、變形與組織性能的變化，這些都能直接的代表承壓部件劣化的情況。二、可量化：指的是各項(xiàng)目的檢測(cè)表述可以用數(shù)值代替，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析的進(jìn)行。三、數(shù)據(jù)積累：指的是將可量化的檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行長(zhǎng)期的測(cè)量與記錄（如氧化皮數(shù)值測(cè)量和水冷壁管壁厚的測(cè)量等），為日后的統(tǒng)計(jì)與分析打下基礎(chǔ)，只有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行積累，才能夠有效的實(shí)現(xiàn)劣化傾向的分析與管理。由于鍋爐四管的范圍較大，每個(gè)材質(zhì)的工作條件也不相同，由此產(chǎn)生的問(wèn)題原因與處理的方式也是多種多樣的。就像同一種受熱面的管子，其爐型的結(jié)構(gòu)與布置方式也都不同，其失效的形式更是有差別。因此，要具體分析爐型中各種受熱面管子的失效形式。

1.蒸發(fā)受熱面

水冷壁失效的主要原因，是管內(nèi)壁遭受腐蝕、水循環(huán)產(chǎn)生故障導(dǎo)致的過(guò)熱情況與管外壁的腐蝕。省煤器失效的主要原因，是外管壁出現(xiàn)磨損與管內(nèi)壁的腐蝕。水冷壁與省煤器出現(xiàn)的失效問(wèn)題，是導(dǎo)致管壁減薄的最主要因素，因此可以將壁厚減薄量作為蒸發(fā)受熱面的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。由于管子的壁厚從原始的制造到最終失效的整體過(guò)程中，不論是磨損、氧化、腐蝕還是機(jī)械損傷等因素導(dǎo)致的減薄，都能夠通過(guò)測(cè)量得到具體的數(shù)據(jù)。因此，壁厚減薄也具有可量化的特性[2]。因此在機(jī)組停運(yùn)后做好鍋爐的防磨防爆檢查工作時(shí)，水冷壁管壁厚測(cè)量工作就是重中之重。采用新型高溫納米陶瓷涂層技術(shù)進(jìn)行受熱面表面處理，可以有效的降低結(jié)焦，減少磨損和腐蝕，提高鍋爐受熱面吸收爐膛內(nèi)高溫?zé)煔廨椛錈崮芰?，降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率具有重要意義，也是防止和延緩鍋爐受熱面失效的重要手段。

2.高溫過(guò)熱器及再熱器

這種類(lèi)型的管子出現(xiàn)失效的主要原因，是由于蠕脹、高溫氧化及組織變化等因素造成。管材在高溫的作用下容易發(fā)生很多的變化，例如最常見(jiàn)的蠕變變形，一般表現(xiàn)為管徑的脹粗;在出現(xiàn)高溫氧化時(shí)，其表現(xiàn)為管壁減薄;長(zhǎng)期經(jīng)受高溫的狀態(tài)，還易造成鋼材組織的變化，同時(shí)也會(huì)造成其出現(xiàn)力學(xué)性能的改變。由于技術(shù)條件所限，鍋爐廠對(duì)高溫受熱面壁溫危險(xiǎn)點(diǎn)的預(yù)測(cè)方法未考慮爐內(nèi)煙氣量偏差及煙氣溫度偏差，從而導(dǎo)致高溫受熱面壁溫測(cè)點(diǎn)布置位置不能真實(shí)反映出實(shí)際壁溫危險(xiǎn)點(diǎn)，而高溫受熱面處于爐膛內(nèi)高溫區(qū)域，其主要傳熱方式為輻射和對(duì)流，由于輻射傳熱的影響，無(wú)法通過(guò)測(cè)量元件來(lái)獲得高溫受熱面的壁溫的精確值，管子的內(nèi)壁氧化膜會(huì)對(duì)傳熱產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致管壁出現(xiàn)超溫情況，出現(xiàn)管子過(guò)熱。因此，針對(duì)高溫受熱面可以將管徑脹粗、外表面氧化皮厚度及壁溫作為主要的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。增設(shè)鍋爐高溫受熱面氧化皮在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，在鍋爐頂棚上部過(guò)熱器出口聯(lián)箱下部安裝壁溫檢測(cè)元件，實(shí)施監(jiān)測(cè)高溫受熱面氧化皮的生成、脫落和壁溫危險(xiǎn)點(diǎn)的情況來(lái)大幅度降低因高溫受熱面爆管而引起的非停事故。

3.內(nèi)壁氧化膜厚度

當(dāng)蒸汽的溫度達(dá)到500～600℃的范圍內(nèi)時(shí)，鋼管內(nèi)壁就會(huì)出現(xiàn)氧化的反應(yīng)，會(huì)破壞原始具有保護(hù)作用的致密氧化膜，并形成氧化皮。碳鋼管的氧化皮厚度與使用時(shí)的溫度有密切的聯(lián)系，低合金鋼的氧化皮厚度與使用的時(shí)間也有一定的關(guān)聯(lián)。當(dāng)鍋爐鋼的內(nèi)壁出現(xiàn)氧化后，在其內(nèi)表面就形成了氧化皮，氧化皮的導(dǎo)熱性能較差，導(dǎo)熱的系數(shù)也比鋼材低幾百倍。氧化皮能夠直接將管壁內(nèi)的金屬溫度升高，能夠引發(fā)合金元素的脫溶與組織球化的加速，最終導(dǎo)致鋼材組織與其性能的惡化，不僅會(huì)縮短使用的壽命，也易出現(xiàn)爆管事故。一般情況下，每0.01mm的氧化皮就能夠使管壁內(nèi)的溫度升高約0.5℃。因此要及時(shí)測(cè)量鍋爐內(nèi)的管內(nèi)壁氧化膜厚度，以此了解高溫爐管內(nèi)的超溫情況[3]。機(jī)組停運(yùn)檢修時(shí)要及時(shí)進(jìn)行鍋爐氧化皮的檢查工作，對(duì)氧化皮超標(biāo)的管道及時(shí)進(jìn)行割管檢查并去除并做好超標(biāo)原因分析工作。

（二）建立鍋爐四管劣化傾向的管理體系

1.制定點(diǎn)檢定修制標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)也是點(diǎn)檢定修制管理的核心標(biāo)準(zhǔn)，其主要作用是要對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與相對(duì)應(yīng)的判廢有明確的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，制定出科學(xué)合理的設(shè)備點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)的標(biāo)出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的具體位置、檢測(cè)手段、檢測(cè)狀態(tài)及判定標(biāo)準(zhǔn)等。專用點(diǎn)檢標(biāo)準(zhǔn)由點(diǎn)檢員按照其所管的設(shè)備逐臺(tái)編制，并制作好設(shè)備臺(tái)賬便于查找數(shù)據(jù)。

2.建立數(shù)據(jù)采集臺(tái)賬

結(jié)合基建的安裝，采集已經(jīng)設(shè)置好各項(xiàng)目的原始數(shù)據(jù)，如用卡尺對(duì)管徑的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，用測(cè)厚儀對(duì)管壁進(jìn)行厚度的測(cè)量，用卷尺對(duì)管排的位置進(jìn)行測(cè)量，對(duì)金相及力學(xué)性能通過(guò)割管取樣借助于電科院力量獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)建立臺(tái)賬。在檢修期間從新進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量更新并比對(duì)原始數(shù)據(jù)。從采集的原始數(shù)據(jù)情況來(lái)說(shuō)，管子的原始壁厚與管徑，在制造的過(guò)程中還是有較大的誤差，例如低過(guò)管子壁厚的最大誤差達(dá)到了0.40mm，而管子外徑的誤差達(dá)到了0.70mm，這樣大數(shù)值的誤差，如果不是有原始測(cè)量的記錄，不僅會(huì)給傾向的管理帶來(lái)較大的偏差，也會(huì)給判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)造成一定的影響。

結(jié)論：綜上所述，對(duì)于鍋爐四管的點(diǎn)檢定修管理，要從其失效的特征入手，科學(xué)合理的設(shè)置狀態(tài)檢測(cè)的“點(diǎn)”。并從制造與安裝的階段采集原始數(shù)據(jù)，構(gòu)建原始資源的數(shù)據(jù)庫(kù)。在運(yùn)行后期的檢修中定期的對(duì)狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行有效的檢測(cè)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)的積累與分析，得到劣化傾向的發(fā)展與趨勢(shì)，合理的評(píng)估其剩余的壽命。對(duì)于水冷壁、省煤器、低溫段過(guò)熱器和再熱器管，壁厚減薄量不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)壁厚的30%;對(duì)于高溫段過(guò)熱器管，壁厚減薄量不應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)壁厚的20%。同時(shí)，壁厚應(yīng)滿足按GB/T 16507計(jì)算的管子最小需要厚度要求進(jìn)行更換，為檢修提供準(zhǔn)確的依據(jù)。最后通過(guò)有效的管理監(jiān)督體系，達(dá)到鍋爐四管點(diǎn)檢的管理目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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