600 MW超超臨界鍋爐水冷壁檢修質(zhì)量控制

雷中輝

（華能湖南岳陽發(fā)電有限責(zé)任公司，湖南岳陽 414002）

0 引言

火電廠鍋爐一旦發(fā)生“四管”（即鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器）泄漏就只有采取強(qiáng)迫停爐，嚴(yán)重影響了火電廠的正常生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在預(yù)防和處理“四管”泄漏工作中，由于“四管”高溫高壓工作特性，在管道更換處理過程中對焊接工藝、管道清潔度等有著特殊要求，特別是對于小管徑、有節(jié)流孔的水冷壁管有著更高要求。經(jīng)過長期的工作實(shí)踐，通過對鍋爐發(fā)生缺陷的原因作出合理分析，加強(qiáng)對鍋爐“四管”缺陷進(jìn)行有計劃、有針對性的治理改造，強(qiáng)化防磨防爆工作組織管理，優(yōu)化檢修方法等措施，可以使管道鍋爐受熱面損壞、泄漏事故得到有效控制。

1 鍋爐概況

某電廠三期2×600 MW燃煤機(jī)組的5#、6#鍋爐為超超臨界式變壓運(yùn)行直流鍋爐，采用П 型布置，單爐膛，受熱面全懸吊結(jié)構(gòu)，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量1795 t/h，過熱器額定蒸汽出口溫度為605 ℃，再熱器蒸汽出口溫度為603 ℃，給水溫度287 ℃[1]。水冷壁采用焊接膜式壁、內(nèi)螺紋管垂直上升式，爐膛斷面尺寸為17 666 mm×17 628 mm，水冷壁管共有1584根，前墻、后墻各396根，兩側(cè)墻各396根，均為Φ28.6×6.4 mm（最小壁厚）四頭螺紋管，管材均為15CrMoG，節(jié)距為44.5 mm。管子間加焊的扁鋼寬15.9 mm、厚6 mm，材料為15CrMo，在上、下爐膛之間裝設(shè)了一圈中間混合集箱以消除下爐膛工質(zhì)吸熱與溫度的偏差。水冷壁下集箱采用Φ219 mm的小直徑集箱，并將節(jié)流孔圈移到水冷壁集箱外面的水冷壁管入口段。入口短管采用Φ42×9 mm的較粗管子，在其嵌焊入節(jié)流孔圈（直徑7～11 mm），再通過二次三叉管過渡的方法與Φ28.6 mm的水冷壁管相接。

2 存在的問題

近年來，集中檢修期間對三期鍋爐水冷壁檢查發(fā)現(xiàn)，爐膛第二層吹灰器至燃燒器D層區(qū)域水冷壁管存在大面積的明顯減薄，很多的管道已被沖刷減薄呈明顯的菱形狀，測厚最小值4.70 mm，且該區(qū)域包括中間集箱過渡段區(qū)，水冷壁管表面發(fā)現(xiàn)大量的橫向裂紋。經(jīng)電科院及電廠鍋爐、金屬專業(yè)人員詳細(xì)檢查、確認(rèn)，兩臺鍋爐存在嚴(yán)重減薄、裂紋缺陷面積合計超過300 m2，分析認(rèn)為壁管減薄嚴(yán)重的原因?yàn)楦邷馗g。同時水冷壁受交變應(yīng)力的作用產(chǎn)生橫向裂紋，這與燃燒發(fā)生偏差、熱負(fù)荷不均、頻繁調(diào)峰、頻繁啟動等有關(guān)。

水冷壁壁厚的減薄及裂紋會大大降低其強(qiáng)度，容易發(fā)生爐管泄漏事件，危及機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過研究，決定更換已存在嚴(yán)重減薄、裂紋缺陷的水冷壁管。分析電廠水冷壁管，管徑較小，并且進(jìn)口集箱出口管內(nèi)嵌入有更小孔徑的節(jié)流孔圈，這種節(jié)流孔極易懸掛、殘留異物，容易造成節(jié)流孔圈堵塞截流，最終導(dǎo)致管道超溫甚至爆管泄漏。本次水冷壁管更換檢修的區(qū)域面積較大，如何保證管道更換過程中的清潔度，不落入、殘留異物至管道內(nèi)，同時保證管道的焊接質(zhì)量，成為檢修工作面臨和必須克服的難點(diǎn)。為此，鍋爐、金屬專業(yè)制定和優(yōu)化了水冷壁管更換檢修方法。

3 鍋爐水冷壁管更換檢修方法

3.1 檢修原理

（1）嚴(yán)格執(zhí)行國家相關(guān)的各種鍋爐設(shè)備的法律法規(guī)、制度標(biāo)準(zhǔn)及鍋爐廠設(shè)備安裝要求。

（2）在水冷壁管更換檢修作業(yè)過程中，采取有效可行措施防止異物落入管內(nèi)。

（3）水冷壁管切割作業(yè)時，避免對不需要更換的舊管及新舊管管口產(chǎn)生割痕等機(jī)械損傷。

（4）水冷壁管更換檢修所有的安裝焊口必須經(jīng)金屬射線探傷檢測合格。

（5）水冷壁管更換完成后，必須嚴(yán)格按照施工工藝要求恢復(fù)鰭片密封；必須恢復(fù)水冷壁管排固定裝置等附屬組件。

（6）水冷壁管更換檢修作業(yè)過程中，鍋爐、金屬專業(yè)人員對管道清潔度、施工工藝、檢修質(zhì)量等全程監(jiān)督鑒證。

（7）水冷壁管更換檢修完成后，采取水沖洗、金屬射線拍片檢查、水壓試驗(yàn)等后續(xù)措施，確保水冷管彎頭、節(jié)流孔等處無異物殘留，焊接質(zhì)量合格。

3.2 檢修施工準(zhǔn)備

水冷壁管更換檢修施工前，施工單位編寫施工方案，由電廠審批。針對水冷壁檢修，電廠建立組織機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)全過程的施工安全、質(zhì)量管理，鍋爐、金屬專業(yè)分別編寫施工工藝和檢修質(zhì)量要求。

3.3 檢修施工工序（圖1）

圖1 檢修施工工序

3.4 檢修施工要求

（1）舊管拆除流程：定位→使用火焊將下部管口預(yù)制坡口鰭片修割到位→手動切割機(jī)將下部管口切斷，對斷口覆蓋鋁板保護(hù)→其次切割上部管口、→吊出需更換管屏、→在下部管口用水溶紙封堵（注意塞入不能太深）→打磨干凈管口切割后遺留的環(huán)狀鐵皮并取出、→取出易溶紙（需將夾雜在易溶紙中的鐵皮、顆粒等雜物要一起取出）→用專用塑料堵頭封閉。

（2）管屏下部坡口制備過程：取出封閉在管口的塑料堵頭→用水溶紙封堵→坡口制備→焊口內(nèi)、外壁打磨、除銹、→取出易溶紙（需將夾雜在易溶紙中的鐵皮、顆粒等雜物要一起取出）→用專用塑料堵頭封閉。

（3）斷口覆蓋鋁板保護(hù)后，如果周邊動用火焊，鋁板上方覆蓋保溫棉防鋁板高溫燙破或斷口內(nèi)易溶紙高溫燙化，顆粒雜物等落入管內(nèi)。

（4）水冷壁新管應(yīng)在組合和安裝前進(jìn)行外觀檢查、光譜材料確認(rèn)及吹掃通球，按要求通球合格后應(yīng)及時封閉，并做好記錄，辦理簽證。

（5）對口。管排具備對口焊接條件時，取下堵頭，如果采用易溶紙封堵時，需使用吸塵器對管口內(nèi)的細(xì)小異物進(jìn)行清理后取出易溶紙，根據(jù)焊接要求重新塞入適量易溶紙，配制好的新管在現(xiàn)場使用一定壓力的壓縮空氣進(jìn)行吹掃，經(jīng)見證認(rèn)可后方可開始焊接。

（6）反復(fù)對口、修割鰭片時，需及時遮擋保護(hù)好下方管口。

（7）管道接口焊接完成后，對切割區(qū)域管道及新、舊管管口進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有機(jī)械損傷的地方必須采取焊補(bǔ)或更換管道等整改措施。

（8）水冷壁管的焊接必須采用全氬弧焊焊接，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝評定；水冷壁鰭片的焊接可用氬弧焊、電焊及二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，要保證焊接后密封完好，焊接不能傷害到水冷壁管，通過控制電流大小等措施避免咬邊現(xiàn)象。

（9）所有施工工序過程中，電廠鍋爐、金屬專業(yè)人員要全程見證，工序見證認(rèn)可簽字后方可進(jìn)行下一道工序。

3.5 檢修后續(xù)工作

3.5.1 水沖洗及金屬射線拍片檢查

由于爐管更換過程中焊渣、鐵屑及其他異物有可能進(jìn)入管內(nèi)，焊接過程中使用的易溶紙未能徹底溶掉，堵塞并減小通流面積進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)行中可能有超溫爆管的危險，特制定水冷壁沖洗、檢查方案來達(dá)到提高爐管清潔度、杜絕超溫爆管事故的目的。該過程分為兩階段：

（1）靜態(tài)浸泡沖洗、檢查階段。采用一定溫度的給水，通過給水系統(tǒng)上水至水冷壁中間集箱（本次換管的最高標(biāo)高在中間集箱的進(jìn)口處），浸泡一段時間后使新更換管段焊口兩端堵塞的易溶紙完全溶解，繼而鍋爐放水，使夾雜在易溶紙及爐管內(nèi)的異物落入水冷壁下部的特定區(qū)域。多次浸泡、放水反復(fù)后，再對這些區(qū)域進(jìn)行拍片檢查，以保證爐管的清潔度。根據(jù)該電廠水冷壁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，拍片部位為本次所有更換的水冷壁管所對應(yīng)的爐底部位管道的彎頭、三叉管及節(jié)流孔。完成拍片檢查后，對發(fā)現(xiàn)有問題的管道進(jìn)行處理。

（2）階段循環(huán)沖洗、檢查階段。模擬鍋爐正常運(yùn)行工況，使給水經(jīng)省煤器、水冷壁、頂棚過熱器、包墻過熱器，汽水分離器、貯水箱，再通過爐水循環(huán)泵返回到省煤器進(jìn)口形成一個水系統(tǒng)的循環(huán)，爐水在系統(tǒng)內(nèi)充分?jǐn)_動，使附著在水冷壁管壁上的異物脫落下來，再采取水冷壁底部帶壓放水的方式，將系統(tǒng)內(nèi)的異物排出或沉積在特定區(qū)域，以便拍片檢查和處理。拍片檢查部位與第一階段的檢查部位相同。在完成拍片檢查后，對存在問題的管道進(jìn)行處理。

3.5.2 水壓試驗(yàn)

此次水冷壁大面積換管，產(chǎn)生了大量新的管道安裝焊口，且進(jìn)行了大面積的鰭片密封焊接工作。為檢驗(yàn)鍋爐承壓部件的安裝質(zhì)量，確保投產(chǎn)后安全可靠運(yùn)行，根據(jù)鍋爐相關(guān)檢修規(guī)定進(jìn)行水壓試驗(yàn)，檢查其系統(tǒng)在冷態(tài)下各承壓部件的嚴(yán)密性和強(qiáng)度。水壓試驗(yàn)結(jié)束后，5#爐發(fā)現(xiàn)一處微滲漏點(diǎn)并進(jìn)行了處理，6#爐未發(fā)現(xiàn)異常。

4 結(jié)束語

水冷壁管更換檢修工作全部結(jié)束后，在后續(xù)的檢修過程中，對更換后的管排及周邊管進(jìn)行了噴涂處理、火花實(shí)驗(yàn)，還做了燃燒調(diào)整。5#、6#機(jī)組運(yùn)行以后，水冷壁管運(yùn)行正常，未出現(xiàn)節(jié)流孔堵塞引起金屬管壁超溫、焊縫泄漏等不安全事件。如此大面積的水冷壁管更換檢修并未產(chǎn)生次生的影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的因素，對于水冷壁管以及其他爐管的更換工作具有重要的指導(dǎo)作用。只有通過制定嚴(yán)密的組織、實(shí)施措施，實(shí)實(shí)在在地投入人力、物力和精力，才能切實(shí)提高鍋爐“四管”防磨防爆檢查、檢修工作的質(zhì)量，預(yù)防和控制泄漏事件，切實(shí)保障發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。