电站锅炉内部检验常见缺陷分析

何彦波

【摘  要】在大型火力发电机组中，锅炉是其重要设备，一旦因锅炉缺陷导致设备非正常停运或损坏，将造成不良后果。为确保发电机组的安全稳定运行，有必要加强电站锅炉的内部检验工作，及早发现并解决其存在的缺陷。论文结合相关文献资料与多年工作实践，就电站锅炉内部检验中常见的缺陷进行分析。

【Abstract】In large thermal power generating unit， the boiler is its important equipment. Once the equipment is abnormally shut down or damaged due to boiler defects， it will cause adverse consequences. In order to ensure the safe and stable operation of power generating unit， it is necessary to strengthen the internal inspection work of power station boiler， and find and solve its defects as soon as possible. Combined with relevant literature and years of work practice， this paper analyzes the common defects in internal inspection of power station boiler.

【关键词】电站锅炉;内部检验;缺陷

【Keywords】power station boiler; internal inspection; defects

【中图分类号】TM621.2                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）11-0188-03

1 引言

火力发电机组投运后，随着运行时间的增加，电站锅炉设计、制造、安装、运行存在的问题会逐渐显现。对锅炉进行内部检验是发现其缺陷的主要方式之一，熟悉锅炉内部检验中常见的缺陷才能有针对性地开展检验工作，以达到发现并消除缺陷的目的，从而确保发电机组安全稳定地运行。本文列举了一些内部检验中常见的主要缺陷并对其进行分析，为今后检验人员开展工作提供一些实践经验。

2 受热面

2.1 磨损

磨损是受热面泄露中很常见的一种形式，一般分为机械磨损、飞灰磨损和蒸汽吹损。检验时，应重点检查管排与管排之间、管与管卡之间，以及管与结构件等之间是否存在挤压碰磨现象，与炉墙附近管排磨损情况，受热面管屏是否存在节距不均、管子出列等问题。

①机械磨损。机械磨损一般由于定位卡块失效或夹持不牢造成管排与管排之间、管排与夹持管之间出现磨损。应从设计、制造、安装及检修等方面规避此类问题的发生。

②飞灰磨损。飞灰磨损一般发生在工作环境温度较低的后烟井受热面。由于烟气中含有大量飞灰，飞灰中携带大量坚硬颗粒，冲刷管子表面，使低温受热面出现飞灰磨损。一般容易出现磨损的部位是受热面与包墙之间，或蛇形管间的间隙过宽而形成的“烟气走廊”区域，受烟气冲刷的第一排管子中心点及两侧磨损最严重。烟气速度越快，磨损现象越容易发生，后烟井常有因积灰堵塞烟气通道的现象，通道的堵塞增加了烟气的流速，会导致磨损现象的发生。

③蒸汽吹灰器吹损。吹灰器故障，如卡涩、投运时间过长，均会对附近管子造成吹损。运行过程中，应加强对吹灰器的合理投运，避免超时投运。同时，加强对吹灰器的维护管理，对于出现故障的吹灰器，应及时进行维修或更换。

2.2 水冷壁高温腐蚀

高温腐蚀主要发生在金属壁温较高的受热面部件。由于燃料中含有V2O5、Na2O、SO3等低熔点氧化物，在高温下，它们与管子发生化学反应产生新的氧化物，这些低熔点氧化物与金属表面生成的氧化物进一步发生化学反应，生成结构松散的钒酸盐，逐渐沿着受热面管道局部区域渗入管子内部，造成高温腐蚀。

由于部分电厂存在煤质偏离设计值的现象，受热面高温腐蚀问题是燃煤锅炉普遍存在的问题。某厂2#锅炉，在运行约2万小时后对水冷壁（规格为？准60.3mm×7.5mm，材质为SA-210C）进行检查，发现高温区大面积存在高温腐蚀，如图1所示，腐蚀减薄严重，最薄处壁厚为3.8mm，需要进行换管处理。因此，要加强锅炉受热面尤其是水冷壁管高温腐蚀的检查与防护。对于热负荷高的下辐射区，应重点检查;对于水冷壁腐蚀严重的部位，可采取表面防护措施。

3 集箱

3.1 P91集箱硬度偏低

P91材质集箱制造或安装过程中，因热处理时控制不当，如在整体热处理炉内靠近火焰的部位由于加热温度高于标准要求从而导致局部硬度偏低。另外，在现场安装过程中，安装焊缝热处理时，由于热电偶布置不合理，导致在加热块包覆的局部位置存在硬度偏低现象。某厂1#炉在进行内部检验的过程中，发现高温过热器进口集箱（规格为？准406.4mm×60mm，材质为SA335P91）炉右侧封头母材硬度值偏低，平均值为148HB，随后进行金相检测，发现硬度偏低区域母材金相组织为回火马氏体+碳化物，马氏体位相性特征不明显。因此，有必要加强对P91材质母材及焊缝硬度的检验，对于硬度偏低部位应进行金相检测，查看组织是否异常，对于组织异常的母材或焊缝应尽快进行更换;對于组织正常的母材或焊缝应加强监督检验。

3.2 P91集箱内部异物

锅炉基建安装或检修过程中，由于防范措施不到位，易造成异物落在集箱或管道内部。另外，由于设计不合理或制造质量不合格，易造成减温器等部件内部结构件脱落而遗落在集箱或管道内部。在水压试验或冲管过程中，异物会随水或蒸汽流动而进入下一级部件进口集箱内。由于大部分异物无法通过小口径的受热面，在运行过程中，随着水或蒸汽流动而堵塞在集箱受热面管口造成过热爆管。某厂1#炉在首次内部检验时，发现前墙水冷壁进口集箱（规格为？准245mm×50mm，材质为SA106C）内部存在异物，如图2所示。为减少因异物堵塞引起的过热爆管，应采取措施以减少異物残留在锅炉内部，并做好锅炉内部清洁度检查和异物清理工作。基建安装和检修改造过程中，应制定措施防范异物遗落在集箱内，集箱封闭前应对内部进行100%内窥镜检查。基建时，应在冲管后，对进口集箱内部进行内窥镜检查。锅炉检修时，应按规程要求对进口集箱进行内窥镜抽查，尤其对于运行过程中存在超温现象的部件，必须对相应部件进口集箱进行内窥镜检查。发现前一级部件有附件脱落时，要对后一级进口集箱内部进行检查。

3.3 P91集箱环焊缝表面缺陷

由于P91合金元素成分较高，属于高强马氏体耐热钢，具有较高的淬硬性，焊接过程和组织转变产生的应力若不能及时充分释放容易诱导裂纹产生。表层焊由于没有下道焊对其进行回火，如果未及时进行热处理，应力未得到及时释放，极易产生表面缺陷。某厂1#炉在定期内部检验时，末级过热器进口集箱（规格为？准406.4mm×60mm，材质为SA335P91）炉右侧封头环焊缝经磁粉检测发现裂纹4处，缺陷最大长度10mm，如图3所示，因此，对P91焊缝检验时，应采用磁粉检测进行表面无损检测。表面裂纹一般采取打磨清除圆滑的方法进行处理，如打磨深度超过设计所需壁厚才进行补焊。

4 管道

4.1 给水管道母材裂纹

振动是锅炉给水管道产生裂纹的主要原因之一。给水管道的振动通常是由于管道内部介质与管道发生了共振所引起，是介质流动时所产生的振动频率与管道自身的固有频率相互耦合所产生的结果。以某电厂1#炉高压给水平台旁路管道为例，机组运行时，旁路经常投运，在检验时发现旁路管道弯头及直管段母材均存在裂纹，最终使用单位决定全部更换该段管道。

4.2 管道疏水、排汽、安全阀管座角焊缝裂纹

应力集中、管系结构不合理、焊接工艺控制不当及异种材料焊接是造成角焊缝开裂的主要原因。某厂3#锅炉中，主蒸汽管道杂项管座经渗透检测，发现一条6mm裂纹。

5 阀门

以阀体裂纹为例，对在役机组内部检验时，经常发现一些铸造堵阀阀体存在裂纹的现象。导致裂纹产生的因素主要有制造工艺和机组运行。在制造过程中，由于制造工艺不当，导致大量堵阀质量不合格，存在如裂纹、疏松、砂眼、缩孔等缺陷。另外，还存在制造过程中时效处理时间不够的现象，使阀体内部保存了过多的残余应力。在运行过程中，由于阀体本身厚度相对较厚，机组起停时，如果升温或降温速率较大，阀体内外表面会产生较大的温度梯度，从而产生较大的温差应力。基于以上因素，造成大量堵阀在检修时发现阀体外表面尤其在肩部存在大量表面裂纹。某电厂1#炉中，再热蒸汽热段管道规格为？准800mm×69mm，材质为SA335-P91。堵阀材质为WC9，设计压力/温度为5.17MPa/580℃。2020年4月对再热蒸汽热段管道堵阀进行磁粉检测时，发现阀体表面有多处裂纹，最长约20mm，如图4所示

6 结语

锅炉检验人员需要结合电站锅炉的具体情况，通过查阅锅炉相关检修、运行资料，制定切实合理的检验方案。在检验过程中，检验人员要严格落实规范及方案的要求，对发现的缺陷要及时反馈给使用单位，并掌握缺陷的处理过程。

【参考文献】

【1】吴江涛.电厂给水管道振动原因分析及处理[J].机械，2008（S1）：108-110.

【2】唐永近.压力管道应力分析[M].北京：中国石化出版社，2003.

【3】王翱.火电厂管座角焊缝开裂事故案例介绍及原因分析[J].科学技术创新，2017（25）：77-78.

【4】GB/T 30579—2014 承压设备损伤模式识别[S].