35t/h 电站锅炉锅筒再循环管孔裂纹产生原因及其处理

肖宁强 高剑

（南京市锅炉压力容器检验研究院 江苏南京 210012）

1 引言

某公司自备电厂共有2 台35t/h 锅炉，主要为汽轮发电机组供给蒸汽，部分提供生产用蒸汽。锅筒材质为20g，壁厚为46mm。对该厂的1#、2#炉的定期检验中，发现1#、2#锅炉再循环管孔锅筒水侧边缘周向裂纹（如图1、图2 所示），（最长一条，长度15mm，深度35mm）。依据《锅炉定期检验规则》，锅炉必须停止运行，进行处理。

图1 1#锅炉再循环管孔 （未着色探伤前）

图2 2#锅炉再循环管孔（未着色探伤前）

2 锅筒再循环管孔裂纹产生原因分析

2.1 1#、2#锅炉同时兼顾供热及发电，锅炉的生产运行受外在因素制约较大，运行方式特殊，启停频繁。锅筒产生疲劳应力，产生裂纹。

2.2 锅炉水处理不当的影响。锅炉用水是处理后的软水。经内部检验发现锅筒水侧存在腐蚀凹坑，水处理不达标，也间接导致了裂纹的产生与加速。

3 锅筒再循环管孔裂纹的处理

3.1 缺陷的确定

根据目视检验发现的裂纹情况，采用着色探伤（图3、图4）的检验方式，确定裂纹具体形式，埋藏深度以及长度、数量，进行确认，并做好缺陷的记录。

图3 1#锅炉再循环管孔 （着色探伤后）

图4 2#锅炉再循环管孔（着色探伤后）

3.2 裂纹的清除

依据DL/T734-2000《火力发电厂锅炉汽包焊接修复技术导则》，“清除缺陷宜采用机械方法，也可以采用碳弧气刨，但不允许使用气割方法”。因此采用机械打磨的方式将裂纹消除。

3.3 裂纹清除的确认

裂纹在打磨清除的过程中，应进行确认。用着色探伤的方法进行确认，直至缺陷打磨消除干净（图5、图6）。

图5 1#锅炉再循环管孔 （裂纹消除后）

图6 2#锅炉再循环管孔（裂纹消除后）

3.4 缺陷的处理

根据DL/T440-2004《在役电站锅炉汽包的检验及评定规程》8.1 条，“缺陷评定结果为以下情况之一者，应尽快清除缺陷后用焊接方法进行修复处理。局部表面缺陷打磨消除后，经强度校核不满足强度设计要求的部位”，因此采取焊接修理方法。焊接方法选择手工电弧焊进行修理，其内容如下：

3.4.1 焊接准备

3.4.1.1 焊接设备的选用

焊接设备应完好，选用直流电焊机，采取直流反接方式，以保证焊接质量。

3.4.1.2 焊接材料的选用

焊接材料的质量应符合GB/T5117《碳钢焊条》或有关标准的规定，选用J507 低氢型焊条，焊条直径为Φ4mm。焊条使用前与烘箱内经300℃烘焙1 h～2h，放置在100℃～150℃的保温筒内，随取随用。

3.4.2 焊接工艺

3.4.2.1 焊前余热

根据锅筒再循环管孔的结构型式，为保证堆焊焊接质量，需要在焊接前进行预热处理，焊前预热方式采取局部预热的方式，预热温度为150℃。

3.4.2.2 焊条的规范参数

施焊时，焊条摆动的宽度应不大于焊条直径的2 倍，厚度不大于焊条直径加lmm。

3.4.2.3 焊接时采用多层多道焊，各层焊缝接头应错开，以减少焊接残余应力。每层（道）焊接完成，必须清理干净药渣，检查无焊接缺陷（裂纹、夹渣、气孔、焊瘤等），并确认后才能进入下道工序。

3.4.3 焊后热处理

《锅炉安全技术监察规程》规定，碳素钢受压元件，壁厚大于30mm 的对接接头或内燃锅炉筒体或管板的壁厚大于20mm 的T形接头，应当进行焊后热处理。

依据DL/T734-2000，热处理温度为550℃～600℃，恒温时间由壁厚确定，按每1mm 恒温3min 计，但不得少于4h，加热和冷却速度按每分钟1.0℃～1.5℃控制。

3.5 焊接质量检查

为保证堆焊质量，焊接完毕需要对堆焊区进行质量检查。

3.5.1 外观检查

焊接过程中，每层（道）焊缝焊接完毕，均要对焊层进行外观检查，以确认焊缝的外观质量（图7、图8）。外观检查质量要求是：焊缝表面无焊接缺陷，如：气孔、夹渣、焊瘤、表面未熔合等。

图7 1#锅炉再循环管孔 （堆焊完成后）

图8 2#锅炉再循环管孔（堆焊完成后）

3.5.2 无损探伤

热处理完成以后，对堆焊区及时进行无损探伤检验，探伤方法是：

3.5.2.1 依据《蒸汽锅炉安全技术监察规程》，“采用堆焊修理锅筒（锅壳），堆焊后应进行渗透探伤或磁粉探伤”。对堆焊区表面进行100%着色探伤。

3.5.2.2 为保证堆焊区焊接质量，增加对堆焊区进行100%超声波探伤，探伤标准执行JB/T4730.3-2005《承压设备无损检测》的规定。

3.5.3 硬度测定

着色及超声波探伤合格后，对堆焊层表面进行硬度测定，硬度测定的合格标准依据DL/T440-2004《在役电站锅炉汽包的检验、评定及处理规程》，“热处理后焊缝及热影响区金属的布氏硬度（HB）不应超过母材的布氏硬度值加100，且不大于300”。

3.5.4 水压试验

依据《锅炉定期检验规则》，受压元件经重大修理或改造后，必须进行水压试验。

3.6 对焊工及无损检测人员的要求

焊工必须持有效的锅炉压力容器焊接合格证书，并有相应的施焊部位的焊接合格项目，方可施焊。

无损检测人员必须持有有效的无损检测人员资格合格证。

实际施焊前，施焊人员应按照“焊接工艺指导书”的要求，进行模拟焊接，模拟焊接合格后，方可进行正式施焊。

4 结语

通过对裂纹产生的原因分析和处理，不仅可以预防锅筒管孔缺陷的产生，而且采用手工电弧焊对锅筒管孔等缺陷进行堆焊修复原状是一种切实可行的方法。

[1]国质监局锅发[1999]202 号,锅炉定期检验规则.

[2]DL/T440-2004 在役电站锅炉汽包的检验及评定规程.

[3]JB/T4730-2005 承压设备无损检测.

[4]锅炉安全技术监察规程TSG G0001-2012.

[5]DL/T734-2000 火力发电厂锅炉汽包焊接修复技术导则.