中温中压电站锅炉内部检验研究

2020-01-13丁昆张燕青岛市特种设备检验检测研究院山东青岛266000

化工管理 2020年21期

丁昆张燕(青岛市特种设备检验检测研究院，山东青岛 266000)

0 引言

《锅炉定期检验规则》中明确规定，电站需每三至六年开展一次锅炉内部检验工作。锅炉系统较为复杂，不同的锅炉，在结构部件方面有所差异，规定的内部检验内容也不同，对内部检验人员的专业知识要求较高。就此，为保障中温中压电站锅炉的稳定运行，对其内部检验的分析具有鲜明现实意义。

1 中温中压电站锅炉内部检验要点

锅炉内部检验需在锅炉停炉并对内部进行清理，通风换气，冷却后进行，检验方式包括宏观检查、壁厚测量、几何尺寸测量、理化检验、无损检测、垢样分析和强度校核等，分析锅炉是否存在缺陷，明确缺陷的位置及原因，为缺陷的有效消除提供帮助，保障锅炉稳定运行。在锅炉内部检验时，检验人员需采用多种方法，对锅炉存在的缺陷进行定位、定性与定量分析。

1.1 定位分析要点

在电站锅炉内部检验中，定位分析可明确受检部件的缺陷位置，为后续缺陷修复提供参考，还可明确锅炉内部检验已完成、未完成的区域，使电站锅炉内部检验工作更为规范全面。受电站运行实际影响，在电站锅炉内部检验中，全面深入检验所有锅炉的所有部件难以实现，检验人员采用抽检的方式。在锅炉抽检中，检验人员可按照空间方位、烟气流程或工质流程完成定位。以空间方位为例，通常将炉膛作为前方位、烟气出口作为后方位，检验人员置于锅炉前方、面向汽包，进行各个部件的定位。例如，沿着左侧水冷壁从炉前至炉后方向，第3 根水冷壁管位于左侧水冷壁下集箱上方的1.5m 位置，以清晰明确的语言，定位内部检验的部件，保障后续部件缺陷消除工作开展的准确性与有效性[1]。

1.2 定性分析要点

在锅炉内部检验中，定性分析是指明确锅炉缺陷的性质，可帮助运维人员明确锅炉缺陷的特征，为缺陷消除方案制定提供依据。针对锅炉内部检验的不同缺陷，采用的定性分析方法不同。在锅炉内部检验中，如下故障的定性分析方法较为简单。例如，对于锅炉部件存在的磨损、弯曲等缺陷，检验人员可通过宏观检查尺寸测量；对于锅炉部件内部存在的材质变化，如析出碳化物等，检验人员可通过金相分析判断性质；对于锅炉部件存在的裂纹，检验人员可通过射线或超声检测方法分析[2]。

在中温中压电站运行期间，还存在结垢、腐蚀等缺陷，其缺陷原因较为复杂，定性分析难度较高，检验人员需结合缺陷原理，采用相应化学方法，明确缺陷原因，为缺陷排除提供参考。以结垢缺陷为例，在锅炉内部，常见的结垢现象包括以下几类：

(1)水垢，包括碳酸盐水垢与硫酸盐水垢，前者以白色为主，整体结构疏松，易溶于盐酸，后者以黄白色为主，整体结构密实，溶于盐酸，检验人员可根据二者颜色及在盐酸中溶解的速度，明确水垢类别。

(2)泥沙垢，由水垢和泥沙混合形成，呈现出当地泥沙的颜色，其与锅炉结构的连接较密切，不会与酸碱物质反应。

(3)铁锈垢，由锅炉金属物质内的铁氧化物形成，表面呈黑色或红褐色，内部以灰色为主，结构相对坚硬，可溶于高浓度盐酸或热盐酸。

1.3 定量分析要点

在通过定位分析明确缺陷位置、通过定性分析明确缺陷性质后，需对锅炉进行定量分析，明确缺陷对锅炉的影响程度，为锅炉运维计划制定提供参考。《锅炉定期检验规则》中明确规定，部分锅炉部件的缺陷达到一定程度上，需进行更换。例如，当受压部件严重腐蚀或者磨损减薄，应当进行强度校核计算，最小实测厚度小于最小许用厚度时，应当进行修复。就此，检验人员在开展锅炉内部检验时，需选择先进设备，规范定量分析，明确缺陷的参数，分析其对锅炉运行的影响。细化来说，定量分析的要点如下：

第一，做好准备工作，检验人员需在检验前合理选择先进设备，结合检验要求，选择精度及质量参数均合理的仪器，并在缺陷定量分析前做好设备调试与校准工作。以HT-2000A 型号的硬度仪为例，检验人员需做好时间、次数、材料类别等内容的准确设置，保障检验质量。同时，使用单位需做好锅炉内部部件的处理工作，使其满足检验设备的检验要求，保障检验结果的准确性。例如，对于锅炉部件中存在结垢或氧化现象的部件，检验人员需采取打磨、除渣或去氧化方式，使部件的厚度、硬度等数值测量更为准确。尤其是在金相分析中，检验人员不仅要进行上述处理，还需应用金相砂纸打磨，进行抛光与浸蚀等处理，使部件表面符合金相分析要求。

第二，规范定量分析，检验人员需按照相关标准规范或检验设备说明书，规范定量分析操作，保障分析结果的准确性，并将定量分析结果与行业标准对比，判断缺陷对电站锅炉的影响程度[3]。例如，在应用金相分析方法，对锅炉高温受压部件进行球化分析时，检验人员需结合部件材料对应的晶相图谱，准确判断故障缺陷的程度。以15CrMo 钢材料为例，检验人员需根据《15CrMo 钢珠光体球化参考级别》判断球化等级，使定量分析结果更为精准可靠。对于锅炉内部检验中难以使用数据表示的缺陷，可根据检验人员的工作经验，以轻微、严重等词汇，准确描述缺陷内容，为故障排除方法的选择提供参考。以腐蚀现象为例，可根据腐蚀面积与深度，用轻微腐蚀或严重腐蚀进行表述。

2 中温中压电站锅炉内部检验案例

本文以某中温中压电站的锅炉内部检验工作为案例，分析电站锅炉内部检验具体应用。该电站采用自然循环固态排渣煤粉炉，额定出力为130t/h，采以π 型布置，锅炉内部部件包括过热器、预热器、省煤器及减温器等，检验人员通过定位、定性与定量分析，开展内部检验工作，发现锅炉存在一定缺陷，并进行深入分析，以消除缺陷。

2.1 内部检验发现的缺陷

(1)在锅筒部件中，通过宏观检查和渗透检测发现五处裂纹，裂纹位于筒体和预焊件的焊缝位置，通过长度测量，裂纹长度分别为30mm、30mm、50mm、60mm、60mm。

(2)在减温器部件中，通过超声波探伤检验，发现该部件后端环位置的焊缝超标。

(3)在汇汽集箱左侧支座和筒体连接区域的焊缝位置，宏观检查发现一处裂纹，长度测量结果为10mm。

(4)在省煤器低温段进口集箱的筒体位置，检验人员通过表面探伤方法，发现筒体区域存在多处裂纹，位于出水管接头、进水管接头、筒体和管座间的焊缝等部位，长度在15～100mm之间。

(5)通过宏观检查，发现水平烟道和尾部烟道均存在破损现象，表现为烟道上部区域的耐火墙脱落；发现省煤器管的防磨瓦出现变形错位。

(6)通过宏观检查，发现过热器位置的定位板出现烧毁现象，判断为严重烧毁故障。

2.2 基于内部检验的缺陷消除

根据上述缺陷内容，运维人员结合内部检验结果，分析缺陷出现原因，编制相应缺陷消除方案：

(1)在锅筒部件中，焊缝区域的裂纹出现原因为锅筒内外壁的温差。在电站锅炉运行中，启动和停止期间温差较大，使锅炉内外壁间存在热应力，产生裂纹。针对该原因，运维人员提出消除裂纹、补焊的修复方案。

(2)在减温器部件中，针对焊缝超标问题，运维人员调取减温器部件的原始无损探伤报告，并未在报告中发现焊缝超标问题，怀疑超声波探伤存在偏差，对焊缝位置重新进行射线探伤，探伤结果为焊缝符合标准要求。就此，判断减温器部件不存在焊缝超标问题。

(3)针对水平烟道和尾部烟道存在的破损现象，运维人员判断缺陷原因在于停炉维修时炉墙水洗后未完全干燥，就启动锅炉，进行升火升压操作，导致炉墙内的水分蒸发膨胀，出现脱落现象，重新更换炉墙，并建议电站管理者调整停炉维修规范，防控该缺陷的出现。针对省煤器管防磨瓦变形错位的缺陷，运维人员给出更换防磨部件的缺陷消除方案。

(4)针对定位板烧毁现象，运维人员判断缺陷原因为锅炉运行时出口烟温度过高，导致梳形板被烧毁，给出更换梳形板材料，提高其抗高温性能的缺陷消除方案。

针对部件存在的裂纹问题，本文以汇汽集箱左侧支座和筒体连接区域焊缝处的裂纹为例，分析其运维要点。运维人员根据内部检验结果，明确缺陷存在的具体位置，发现该锅炉支座位置的地脚螺栓拧紧力较大，使其保持固定状态。在集气箱温度增加的条件下，筒体支座不能自由滑动，产生较大的热应力，对支座位置的焊缝造成拉裂，引发裂纹缺陷。针对该原因，运维人员提出拧松地脚螺栓，打磨焊缝消除裂纹的运维方案。另外，在锅炉内部检验中，关于裂纹的检验与运维还存在以下问题：在锅炉生产运行中，汇汽集箱焊缝位置的裂纹扩展会引发蒸汽泄漏问题，部分电站为保障短期利益，未采取科学方法处理裂纹，仅在裂纹上方进行补焊，而在内部检验中，会发现补焊操作仅将裂纹隐藏，并未实际消除裂纹，需在内部检验完成后，进行返修。

在该电站锅炉的内部检验中，运维人员也发现该问题，并制定如下消除方案，可为其他电站提供参考。

(1)通过砂轮或碳弧气刨，将补焊区域和裂纹消除，在打磨过程中，需避开筒壁，避免筒壁出现磨损。

(2)应用渗透探伤方法，验证焊缝位置的裂纹是否全部消除，确保无误后进行重新补焊处理。

(3)在焊前需制定焊接工艺，焊接工艺包括打底焊和填充焊两部分。打底焊选择φ3.2mm 的焊条，焊接时电流设置为90～120A、电压设置为22～26V；填充焊选择φ4.2mm 的焊条，焊接时电流设置为140～180A、电压设置为22～26V。在焊接完成后，将焊接区域用棉毡包裹，进行热处理，要求焊接区域的温度超过627℃，恒温1 小时后，保温自然冷却降至环境温度，对焊缝区域进行100%磁粉探伤，验证返修处理是否切实消除焊缝裂纹缺陷。