电站锅炉检验常见问题分析

王辰江

（中国特种设备检测研究院，北京 100029）

1 电厂锅炉检验概述

1.1 电站锅炉的定期检验

电站锅炉作为火电厂的三大主机之一，其重要性不言而喻。根据《中华人民共和国特种设备安全法》《特种设备安全监察条例》《锅炉安全技术监察规程》等的规定，电站锅炉需要进行锅炉安装过程中的监督检验和锅炉投产后的定期检验，定期检验又分为定期外部检验和定期内部检验。锅炉定期外部检验是指锅炉在运行过程中的外部检验，主要检查锅炉的吊架、支撑情况是否存在异常，管道保温情况是否良好，锅炉管道、阀门等辅助设备是否存在泄漏等情况，以及电厂锅炉运行过程中的各专业质量管理体系是否能够高效和稳定运行等。锅炉定期内部检验是指锅炉停炉后，结合锅炉的检修工作进行的内部检查工作。电站锅炉内部检验包括受热面管是否存在腐蚀、吹损、碰磨、减薄等情况的检查，以及集箱、管道的硬度、金相、超声、磁粉检查等工作。锅炉的运行条件非常复杂和严苛，长期高温、高压的工作条件下，锅炉各部件出现一些问题是不可避免的，锅炉内部检验是为了发现并及时有效地解决锅炉长时间运行后出现的各种问题。这不仅能保证锅炉的安全运行，防止安全生产事故的发生，还能提高锅炉的利用率和使用寿命，从而提高电厂的经济效益。

1.2 检验工作准备

在对锅炉进行内部检验之前，应预留足够的时间对锅炉进行通风、降温，在保证炉内温度降至常温后方能允许工作人员进入锅炉进行检查工作。内部检验工作需要制订专门的检验方案，检验过程中严格按照检验计划实施内部检验工作，待检验工作完成后，检验人员应向电厂出具相应的内部检验报告。为保证锅炉检验工作的安全进行，检验过程中应严格落实监护制度。另外，为确保检验人员的人身安全，检验人员在操作过程中必须严格遵守检验制度和火电厂相关检修规定，只有在建立安全保护措施后才能开始检验工作。

1.3 电锅炉检验的主要内容

电站锅炉的检验分为锅炉安装过程中的监督检验和锅炉投产后的定期检验，定期检验又分为外部定期检验和内部定期检验。锅炉外部定期检验是在锅炉运行工程中的进行的外部检验工作。外部检验工作包括锅炉设计、制造、安装、登记相关资料的检查，电厂与锅炉管理、运行、保养、维修、安全隐患排查等相关制度的检查，电厂锅炉、运行、热工、化学、金属等相关专业日常管理制度、运行记录、年度计划、年度总结等相关资料的检查，以及锅炉现场支吊架、保温、阀门、压力表、压力变送器等是否正常等情况的检查。锅炉定期内部检验需要在锅炉停炉状态下进行，具体检查包括检查锅炉压力元件的是否存在变形、过热、泄漏、腐蚀、水垢、裂纹；检查缺陷零件，锅炉内压装置的内外表面是否有明显的缺陷，特别是腐蚀、开裂等情况；受热面是否存在腐蚀和磨损，锅炉支架与被拉元件之间的连接处是否存在腐蚀，锅炉内部是否存在弯曲、膨胀、过热和压碎现象；锅炉内部压力组件或框架是否损坏；锅炉内部压力组件水侧是否积渣，进水管内壁是否有腐蚀、裂纹，管道排污管与排污阀的接触是否可靠；通信和仪表是否正常运行，安全附件的响应是否灵敏，水位计和压力计是否被阻塞等。

2 电锅炉检验常见问题

锅炉外部检验过程中经常出现的问题如下：人员持证不规范，特殊岗位工作人员持证不满足相关法规的要求；安全阀校验有效期超期；部分恒力弹簧支吊架失载、过载、吊杆倾斜度超标、指示销钉缺失；压力表、压力变送器校验有效期超期，等等。

锅炉内部检验过程中经常出现的问题如下：锅炉受热面管变形、磨损严重；管排之间发生碰磨；水冷壁管近吹灰器区域的吹损；减温器喷水管、喷水管套管及混合管内壁存在裂纹，炉侧管道、集箱环焊缝无损检测存在超标缺陷，炉侧四大管道存在组织老化，部分管道对接环焊缝的硬度值异常，等等。

2.1 水冷壁管存在鼓包现象

在对水冷壁进行宏观检查过程中，发现部分水冷壁管存在鼓包现象。水冷壁管鼓包意味着此处产生了塑性变形，即在运行工况下金属管壁所承受的应力水平超出其屈服强度。出现鼓包的管子，其材质已经劣化，抗拉强度降低，随时都存在爆管的风险，严重影响着锅炉的安全运行。

2.2 部分管道母材组织老化

在锅炉内部检验过程中，发现存在个别管道母材组织老化现象。电厂使用的再热蒸汽热段管道直段和弯头的材质为SA-335P22。而经现场检测，发现再热蒸汽热段管道直段的组织为铁素体+粒状珠光体+碳化物，再热蒸汽热段管道弯头的组织为铁素体+粒状贝氏体+碳化物。对于直段组织，其珠光体区域内的碳化物已显著分散，已全部成小球状，晶粒内还存在少量碳化物，但晶界处也分布着大量的碳化物且呈链状分布，金相组织存在明显球化现象。而对于弯头组织，球化现象较直段的轻。依据《电站用2.25Cr-1Mo钢球化评级标准》（DL/T 999—2006）进行评定，直段组织的球化级别为3～4级，弯头组织的球化级别为2～3级。这两种球化级别的组织，晶粒内碳化物数量的大量减少会降低材质的抗拉强度和屈服强度，对屈服强度的影响更加明显；而晶界处存在的大量呈链状分布的碳化物则降低了材质的塑性和韧性。在使用条件下，再热蒸汽热段管道在发生断裂前就不会产生适当的变形，而是突然发生脆性断裂，这就给管道及锅炉的安全稳定运行带来了隐患。

2.3 个别管道力学性能低于标准规定值

在内部检验过程中对部分受热面管采用割管取样检验的方式进行力学性能检验，发现个别管子力学性能未达标准：对于末级再热器管（规格为φ63mm×4mm，材质为SA-213T91）割管进行了力学性能检验，测试结果显示：背火侧试样的抗拉强度为570MPa，屈服强度为414MPa，均不符合ASME BPVC Section ⅡPart A中SA-213T91的力学性能要求。对该管进行金相检验，背火侧处的金相组织为回火马氏体，屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。抗拉强度是表征材料最大均匀塑形变形的抗力。末级再热器管的屈服强度、抗拉强度均低于标准值，显示出管子的承载能力下降，在运行过程中可能存在爆管的风险。

2.4 SA-335P91材料硬度值偏高

经硬度、金相检测发现，个别管道对接环焊缝存在异常状况。硬度是材料抵抗局部变形或表面损伤的能力。焊缝硬度值偏高可能会增加焊接接头的脆化倾向、降低焊缝的韧性，从而该部位在发生断裂前不会产生适当的变形，而是突然发生脆性断裂，这就给管道及锅炉的安全稳定运行带来隐患。

2.5 管道对接环焊缝、堵阀阀体表面存在裂纹超标缺陷

在内部检验过程中时常发现个别对接环焊缝、堵阀阀体表面存在裂纹超标缺陷。焊缝及堵阀阀体由于自身结构及保温厚度不同等原因，在长期高温高压运行状态下可能由于内外温差较大而存在热应力，加上自身制造过程中的残余应力未能完全释放，从而导致裂纹的产生。机组在启停过程中产生的冷热交替及长时间的高温高压运行环境，会加速裂纹的扩展，存在重大安全隐患。

3 常见隐患的解决措施

3.1 提高质量监督

（1）有关检验的周期。根据相关法规的规定，锅炉定期外部检验必须每年进行一次，锅炉内部定期检验每3～6年一次，结合锅炉检修进行。

（2）有关特殊工种操作人员持证情况。根据《锅炉安全技术监察规程》（TSG G0001—2012）规定锅炉运行操作人员和锅炉水处理作业人员应按照国家质检总局颁发的《特种设备作业人员监督管理办法》的规定持证上岗，按章作业。相关工种操作人员应按照规程要求完成取证工作。

（3）炉侧安全阀校验报告。根据《锅炉安全技术监察规程》（TSG G0001—2012）规定，在用锅炉的安全阀至少每年校验一次，校验一般在锅炉运行的状态下进行；如果现场校验有问题时或者对安全阀进行修理后，可以在安全阀校验台上进行。安全阀能否正常起跳关系到锅炉是否能够安全运行，一旦锅炉蒸汽压力达到整定压力，安全阀将不能正常起跳，从而造成锅炉内的压力持续上升，进而可能导致事故的发生。安全阀定期校验可使安全阀长期处于灵敏可靠状态。

3.2 实际生产过程中的施工控制

（1）针对水冷壁管存在鼓包的现象，建议电厂对产生鼓包变形的管子进行更换，并对产生鼓包的原因进行分析，防止其再次产生。

（2）针对部分管道母材组织老化的现象，电厂应对存在组织老化的管道加强监督，在下次检修时进行跟踪检验，同时扩大检验范围，监测周围母材是否同样存在组织老化现象。

（3）针对个别管道力学性能低于标准规定值的现象，电厂在今后的检修中应加强对受热面管的监控，监控管理力学性能的变化。

（4）针对SA-335P91材料硬度值偏高的现象，电厂应防止超温超压，同时对硬度值偏高的焊缝加强监控，结合检修计划对硬度值偏高部位进行无损检测、金相组织检验及硬度检测等，加强跟踪检验。

（5）针对管道对接环焊缝、堵阀阀体表面存在裂纹超标缺陷的现象，电厂一方面应对有裂纹的焊缝和堵阀加强金属监督，对内表面进行检测，另一方面应及时修理和更换存在严重安全隐患的焊缝和堵阀。

4 结论

电站锅炉的定期检验工作将切实影响到锅炉的安全、稳定运行，不仅关系到电厂的安全生产，还关系到人民群众的生命财产安全。对电站锅炉定期检验工程中发现的问题进行分析和讨论可以帮助工作人员了解并解决锅炉运行中存在的各种安全隐患，从而保证锅炉的安全、稳定运行。