電站鍋爐內(nèi)部檢驗常見缺陷分析

何彥波

【摘? 要】在大型火力發(fā)電機組中，鍋爐是其重要設(shè)備，一旦因鍋爐缺陷導(dǎo)致設(shè)備非正常停運或損壞，將造成不良后果。為確保發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行，有必要加強電站鍋爐的內(nèi)部檢驗工作，及早發(fā)現(xiàn)并解決其存在的缺陷。論文結(jié)合相關(guān)文獻資料與多年工作實踐，就電站鍋爐內(nèi)部檢驗中常見的缺陷進行分析。

【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.

【關(guān)鍵詞】電站鍋爐;內(nèi)部檢驗;缺陷

【Keywords】power station boiler; internal inspection; defects

【中圖分類號】TM621.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）11-0188-03

1 引言

火力發(fā)電機組投運后，隨著運行時間的增加，電站鍋爐設(shè)計、制造、安裝、運行存在的問題會逐漸顯現(xiàn)。對鍋爐進行內(nèi)部檢驗是發(fā)現(xiàn)其缺陷的主要方式之一，熟悉鍋爐內(nèi)部檢驗中常見的缺陷才能有針對性地開展檢驗工作，以達到發(fā)現(xiàn)并消除缺陷的目的，從而確保發(fā)電機組安全穩(wěn)定地運行。本文列舉了一些內(nèi)部檢驗中常見的主要缺陷并對其進行分析，為今后檢驗人員開展工作提供一些實踐經(jīng)驗。

2 受熱面

2.1 磨損

磨損是受熱面泄露中很常見的一種形式，一般分為機械磨損、飛灰磨損和蒸汽吹損。檢驗時，應(yīng)重點檢查管排與管排之間、管與管卡之間，以及管與結(jié)構(gòu)件等之間是否存在擠壓碰磨現(xiàn)象，與爐墻附近管排磨損情況，受熱面管屏是否存在節(jié)距不均、管子出列等問題。

①機械磨損。機械磨損一般由于定位卡塊失效或夾持不牢造成管排與管排之間、管排與夾持管之間出現(xiàn)磨損。應(yīng)從設(shè)計、制造、安裝及檢修等方面規(guī)避此類問題的發(fā)生。

②飛灰磨損。飛灰磨損一般發(fā)生在工作環(huán)境溫度較低的后煙井受熱面。由于煙氣中含有大量飛灰，飛灰中攜帶大量堅硬顆粒，沖刷管子表面，使低溫受熱面出現(xiàn)飛灰磨損。一般容易出現(xiàn)磨損的部位是受熱面與包墻之間，或蛇形管間的間隙過寬而形成的“煙氣走廊”區(qū)域，受煙氣沖刷的第一排管子中心點及兩側(cè)磨損最嚴重。煙氣速度越快，磨損現(xiàn)象越容易發(fā)生，后煙井常有因積灰堵塞煙氣通道的現(xiàn)象，通道的堵塞增加了煙氣的流速，會導(dǎo)致磨損現(xiàn)象的發(fā)生。

③蒸汽吹灰器吹損。吹灰器故障，如卡澀、投運時間過長，均會對附近管子造成吹損。運行過程中，應(yīng)加強對吹灰器的合理投運，避免超時投運。同時，加強對吹灰器的維護管理，對于出現(xiàn)故障的吹灰器，應(yīng)及時進行維修或更換。

2.2 水冷壁高溫腐蝕

高溫腐蝕主要發(fā)生在金屬壁溫較高的受熱面部件。由于燃料中含有V2O5、Na2O、SO3等低熔點氧化物，在高溫下，它們與管子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新的氧化物，這些低熔點氧化物與金屬表面生成的氧化物進一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成結(jié)構(gòu)松散的釩酸鹽，逐漸沿著受熱面管道局部區(qū)域滲入管子內(nèi)部，造成高溫腐蝕。

由于部分電廠存在煤質(zhì)偏離設(shè)計值的現(xiàn)象，受熱面高溫腐蝕問題是燃煤鍋爐普遍存在的問題。某廠2#鍋爐，在運行約2萬小時后對水冷壁（規(guī)格為？準60.3mm×7.5mm，材質(zhì)為SA-210C）進行檢查，發(fā)現(xiàn)高溫區(qū)大面積存在高溫腐蝕，如圖1所示，腐蝕減薄嚴重，最薄處壁厚為3.8mm，需要進行換管處理。因此，要加強鍋爐受熱面尤其是水冷壁管高溫腐蝕的檢查與防護。對于熱負荷高的下輻射區(qū)，應(yīng)重點檢查;對于水冷壁腐蝕嚴重的部位，可采取表面防護措施。

3 集箱

3.1 P91集箱硬度偏低

P91材質(zhì)集箱制造或安裝過程中，因熱處理時控制不當(dāng)，如在整體熱處理爐內(nèi)靠近火焰的部位由于加熱溫度高于標(biāo)準要求從而導(dǎo)致局部硬度偏低。另外，在現(xiàn)場安裝過程中，安裝焊縫熱處理時，由于熱電偶布置不合理，導(dǎo)致在加熱塊包覆的局部位置存在硬度偏低現(xiàn)象。某廠1#爐在進行內(nèi)部檢驗的過程中，發(fā)現(xiàn)高溫過熱器進口集箱（規(guī)格為？準406.4mm×60mm，材質(zhì)為SA335P91）爐右側(cè)封頭母材硬度值偏低，平均值為148HB，隨后進行金相檢測，發(fā)現(xiàn)硬度偏低區(qū)域母材金相組織為回火馬氏體+碳化物，馬氏體位相性特征不明顯。因此，有必要加強對P91材質(zhì)母材及焊縫硬度的檢驗，對于硬度偏低部位應(yīng)進行金相檢測，查看組織是否異常，對于組織異常的母材或焊縫應(yīng)盡快進行更換;對于組織正常的母材或焊縫應(yīng)加強監(jiān)督檢驗。

3.2 P91集箱內(nèi)部異物

鍋爐基建安裝或檢修過程中，由于防范措施不到位，易造成異物落在集箱或管道內(nèi)部。另外，由于設(shè)計不合理或制造質(zhì)量不合格，易造成減溫器等部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)件脫落而遺落在集箱或管道內(nèi)部。在水壓試驗或沖管過程中，異物會隨水或蒸汽流動而進入下一級部件進口集箱內(nèi)。由于大部分異物無法通過小口徑的受熱面，在運行過程中，隨著水或蒸汽流動而堵塞在集箱受熱面管口造成過熱爆管。某廠1#爐在首次內(nèi)部檢驗時，發(fā)現(xiàn)前墻水冷壁進口集箱（規(guī)格為？準245mm×50mm，材質(zhì)為SA106C）內(nèi)部存在異物，如圖2所示。為減少因異物堵塞引起的過熱爆管，應(yīng)采取措施以減少異物殘留在鍋爐內(nèi)部，并做好鍋爐內(nèi)部清潔度檢查和異物清理工作?；ò惭b和檢修改造過程中，應(yīng)制定措施防范異物遺落在集箱內(nèi)，集箱封閉前應(yīng)對內(nèi)部進行100%內(nèi)窺鏡檢查?；〞r，應(yīng)在沖管后，對進口集箱內(nèi)部進行內(nèi)窺鏡檢查。鍋爐檢修時，應(yīng)按規(guī)程要求對進口集箱進行內(nèi)窺鏡抽查，尤其對于運行過程中存在超溫現(xiàn)象的部件，必須對相應(yīng)部件進口集箱進行內(nèi)窺鏡檢查。發(fā)現(xiàn)前一級部件有附件脫落時，要對后一級進口集箱內(nèi)部進行檢查。

3.3 P91集箱環(huán)焊縫表面缺陷

由于P91合金元素成分較高，屬于高強馬氏體耐熱鋼，具有較高的淬硬性，焊接過程和組織轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的應(yīng)力若不能及時充分釋放容易誘導(dǎo)裂紋產(chǎn)生。表層焊由于沒有下道焊對其進行回火，如果未及時進行熱處理，應(yīng)力未得到及時釋放，極易產(chǎn)生表面缺陷。某廠1#爐在定期內(nèi)部檢驗時，末級過熱器進口集箱（規(guī)格為？準406.4mm×60mm，材質(zhì)為SA335P91）爐右側(cè)封頭環(huán)焊縫經(jīng)磁粉檢測發(fā)現(xiàn)裂紋4處，缺陷最大長度10mm，如圖3所示，因此，對P91焊縫檢驗時，應(yīng)采用磁粉檢測進行表面無損檢測。表面裂紋一般采取打磨清除圓滑的方法進行處理，如打磨深度超過設(shè)計所需壁厚才進行補焊。

4 管道

4.1 給水管道母材裂紋

振動是鍋爐給水管道產(chǎn)生裂紋的主要原因之一。給水管道的振動通常是由于管道內(nèi)部介質(zhì)與管道發(fā)生了共振所引起，是介質(zhì)流動時所產(chǎn)生的振動頻率與管道自身的固有頻率相互耦合所產(chǎn)生的結(jié)果。以某電廠1#爐高壓給水平臺旁路管道為例，機組運行時，旁路經(jīng)常投運，在檢驗時發(fā)現(xiàn)旁路管道彎頭及直管段母材均存在裂紋，最終使用單位決定全部更換該段管道。

4.2 管道疏水、排汽、安全閥管座角焊縫裂紋

應(yīng)力集中、管系結(jié)構(gòu)不合理、焊接工藝控制不當(dāng)及異種材料焊接是造成角焊縫開裂的主要原因。某廠3#鍋爐中，主蒸汽管道雜項管座經(jīng)滲透檢測，發(fā)現(xiàn)一條6mm裂紋。

5 閥門

以閥體裂紋為例，對在役機組內(nèi)部檢驗時，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些鑄造堵閥閥體存在裂紋的現(xiàn)象。導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的因素主要有制造工藝和機組運行。在制造過程中，由于制造工藝不當(dāng)，導(dǎo)致大量堵閥質(zhì)量不合格，存在如裂紋、疏松、砂眼、縮孔等缺陷。另外，還存在制造過程中時效處理時間不夠的現(xiàn)象，使閥體內(nèi)部保存了過多的殘余應(yīng)力。在運行過程中，由于閥體本身厚度相對較厚，機組起停時，如果升溫或降溫速率較大，閥體內(nèi)外表面會產(chǎn)生較大的溫度梯度，從而產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力。基于以上因素，造成大量堵閥在檢修時發(fā)現(xiàn)閥體外表面尤其在肩部存在大量表面裂紋。某電廠1#爐中，再熱蒸汽熱段管道規(guī)格為？準800mm×69mm，材質(zhì)為SA335-P91。堵閥材質(zhì)為WC9，設(shè)計壓力/溫度為5.17MPa/580℃。2020年4月對再熱蒸汽熱段管道堵閥進行磁粉檢測時，發(fā)現(xiàn)閥體表面有多處裂紋，最長約20mm，如圖4所示

6 結(jié)語

鍋爐檢驗人員需要結(jié)合電站鍋爐的具體情況，通過查閱鍋爐相關(guān)檢修、運行資料，制定切實合理的檢驗方案。在檢驗過程中，檢驗人員要嚴格落實規(guī)范及方案的要求，對發(fā)現(xiàn)的缺陷要及時反饋給使用單位，并掌握缺陷的處理過程。

【參考文獻】

【1】吳江濤.電廠給水管道振動原因分析及處理[J].機械，2008（S1）：108-110.

【2】唐永近.壓力管道應(yīng)力分析[M].北京：中國石化出版社，2003.

【3】王翱.火電廠管座角焊縫開裂事故案例介紹及原因分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（25）：77-78.

【4】GB/T 30579—2014 承壓設(shè)備損傷模式識別[S].