锅炉检修金属监督技术

1、浙江电力职工大学毕 业 论 文课题名称锅炉检修金属监督技术学生姓名王 洪 专 业集控运行 班 级 Y2407 指导教师 杨广华 2006年12月锅 炉 检 修 金 属 监 督 技 术【摘要】 锅炉是火力发电厂中实现能量转换的关键环节，是电厂中主要的热力设备。在电厂三大主要设备中，锅炉的系统最为复杂，设备最为庞大，锅炉的运行状况直接决定电厂运行的经济性和安全性。本文就个人的观点阐述了锅炉预防性检查（锅检）的重要性、过热器、再热器管服役特点、失效原因及特征、锅炉设备检修焊接过程中存在的问题并结合我厂的实际情况，从预防、检修管理、技术监督等方面论述锅炉规范性检验的重要性和必要性，防止过热器和再热器爆

2、泄的措施以及检修过程中的焊接管理，使之及时发现隐患，防患于未然。【关键词】锅检 过热器、再热器 失效原因 分析 检修焊接 对策1.概述金属监督的主要职责和任务是：对电厂的高温承压金属部件的组织和性能检测；焊缝的焊接质量检测；金属部件损坏的失效分析；带缺陷设备和超期服役机组的安全寿命评估；重要金属部件的焊接监控及焊工培训考核工作的管理。本人认为金属监督的重点是应把预防放在首位，也就是说要充分利用每次大、中、小修的机会对锅炉受热面进行预防性检查（锅检），特别是过热器、再热器管。据近几年的电力可靠性统计资料表明，全国大中型火力发电机组，因锅炉部件引起非计划停运而造成电量损失占总电量损失的45-55%

3、左右，锅炉事故占全部设备事故的65%左右，其中锅炉“四管”爆泄又占锅炉部件失效的70%左右。在发电企业迈向市场，竞争激烈的环境下，深入研究锅炉“四管”的爆泄原因并采取有效的预防措施，减少“四管”爆泄次数，对火力发电厂的安全、经济、长周期运行有着重要的意义。同时由于过热器、再热器管服役温度高、环境更恶劣，爆泄原因更加复杂，在防止“四管”爆泄中占据主导地位。另外，由于焊接管理不严，焊工技术水平较低，焊接结构设计不合理，都是构成锅炉事故的主要原因。我公司#1、#2、#3、#4锅炉按引进的美国BW公司RB锅炉技术标准设计制造，并符合美国ASME标准。为亚临界参数、自然循环、一次中间再热、固态排渣、单炉

4、膛单锅筒锅炉，露天戴帽布置。设计燃料为淮南烟煤，采用正压直吹MPS中速磨煤系统，前后墙对冲燃烧方式，并配置有B&W标准的双调风DRB-XCL型旋流煤粉燃烧器。在尾部竖井下设置两台容克式空气预热器。锅炉的主要技术参数为：在额定工况下（括号内为在锅炉最大连续负荷工况下的参数）：过热蒸汽流量 912.3t/h（1025t/h）过热蒸汽出口压力 17.33MPa（17.5MPa）过热蒸汽出口温度 541（541）再热蒸汽流量 743.7t/h（829t/h）再热蒸汽压力（进口/出口） 3.468/3.309MPa（3.861/3.689MPa）再热蒸汽温度（进口/出口） 314/541（324/541

5、）省煤器进口给水温度 271.7（279）锅炉设计效率 93.22% 自投运以来尚未发生因金属失效和焊接引起的机组停运事故。2. 锅炉规范化检验锅炉规范化检验是防止锅炉承压部件，特别是过热器、再热器管爆泄的有效措施。通过规范化检验不仅发现并消除了重大缺陷，同时也消除了大量一般性或潜在的缺陷。我公司#1、#2 机组自投产以来，在公司各级领导的重视下，每年都利用机组检修机会邀请省电力锅检中心，按照电力工业锅炉压力容器安全性能检验大纲并结合实际服役特点和薄弱环节，编写检验大纲。检查组成员具有检验资格和经验丰富人员担任，专业覆盖面广，以锅炉、金属专业为主结合化学、热控专业人员。同时借助部分无损检测手段

6、，对重点部位重点检查。对查出的缺陷认真对待，及时消除，重要缺陷或隐患则组织专题分析，认清产生缺陷的根本原因，从源头上予以治理。以下是04年#1、#2炉锅检的统计资料:04年2月#1机组锅炉压力容器内部检验缺陷统计如下： 缺陷数量单位：“处”记录在案建议处理必须处理总计水冷壁102785185过热器57229257543再热器60840144省煤器3243075压力容器47213合计255441264960检验发现的主要问题：一.水冷壁系统1.汽包内有少量沉积物；连排管和加药管内有沉积物。2.斜坡有少量机械损伤。3.吹灰器附近管子吹损。上数第3层吹灰器附近较严重。4.喷燃器下方固定筋变形较多。5

7、.上数第2层吹灰器标高，后墙水冷壁右数第2只吹灰器左下方第2根管子（右数第54根管子）咬边43mm以上。二.过热器系统1.一级过热器管组与包墙拉杆部分松动；部分管子出列，轻微磨损。2.屏过自夹紧管管卡脱开，管排出列变形，并造成管卡碰伤管子；横向定位管上方，管排最边上两根管子包箍碰伤管子；部分管夹裂开。3.二级过热器管排横向定位管与管子轻微碰伤；管夹定位块大量裂开。4.顶棚、包墙过热器存在一些咬边。三.再热器系统1.再热器第2水平管组上部管夹定位卡在安装管夹时，有12处被割去部分，其中左数第21根管子上有割伤现象，其余管子由于被管夹挡住，无法检查。2.再热器第4水平管组下部，左数第1排内圈2根管

8、子出列，位于管组与侧包墙之间的烟气走廊中，容易引起磨损。3.前、后包墙下集箱连通管、前侧包墙下集箱至分隔屏下集箱连通管与再热器进口集箱引出管相碰。4.再热器垂直管组存在大量管夹滑落、管子变形出列。四.省煤器系统1.省煤器部分出列管子，存在磨损迹象。2.省煤器进口联箱处积灰较多。3.省煤器出口联箱短管角焊缝存在较多的焊接咬边。五.压力容器部分1.除氧头第3只排氧口倾斜约10度，该口附近几只喷雾喷头整体下凹，下凹最大处约30mm。2.外置式疏水扩容器内汽平衡管被蒸汽吹破，孔洞约60mm；1只减温水喷头脱落。04年9月#2机组锅炉压力容器内部检验缺陷统计如下： 缺陷数量单位：“处”记录在案建议处理必

9、须处理总计水冷壁745424152过热器583855448再热器22281767省煤器132015压力容器10789106合计177476135788检验发现的主要问题：1.水冷壁管部分鳍片焊缝存在咬边，尤其是前墙左数第1根管子整条焊缝断续咬边，最深处约2.5mm。2.一级过热器中下仓间人孔门内左右侧前后排吹灰器下方管子存在吹损迹象。3.屏过自夹紧管管卡脱开，管排出列变形，并造成管卡碰伤管子；横向定位管上方，管排最边上两根管子包箍碰伤管子；部分管夹裂开。4.再热器垂直管组部分管子、管排变形，其中炉右第1排与右侧包墙间间隙非常小，几乎相碰。 5.再热器垂直管组右数第15、17排前数第2根存在2处

10、较大的机械损伤，约为20102.0mm。6.再热器第1、2仓之间人孔内，第2仓上往下数第2根靠中隔墙侧弯头外弧侧，有1处较大的机械损伤，深2.0mm以上。7.除氧头淋水盘箱外侧在左右两端有多处焊缝开裂；除氧头内左侧人孔内的铁平台支撑架与筒体的连接焊缝多处开裂；铁平台下方的缓冲布汽孔板与平台的连接焊缝在炉前侧开裂。8.5低加汽水隔离板与U型套管固定板的水平焊缝，上下两侧均开裂。2004年#1机组大修期间，我们特对高温再热器和高温过热器进、出口弯头进行射线探伤检查，结果在高温过热器进口A侧往B侧数第13屏炉前往后数第3个弯头内发现一根3.2*400的焊条，以上众多缺陷数据表明锅炉在制造、安装、运行

11、过程中总会有大量的缺陷产生，无论何种缺陷都有可能带来灾难性的后果。3. 过热器和再热器管服役特点和失效时间特征分析3.1服役特点：概括起来主要有以下各方面：1.管内蒸汽温度高，管外烟气温度更高，管子长期处在高温蠕变条件下工作；2.冷却条件较水冷壁和省煤器差，加上管内壁氧化皮生成速率快，冷却条件更差，易引起管壁超温；3.向火面管子受烟气冲刷和腐蚀。4.蒸汽品质直接影响着管内壁的腐蚀和结垢。5.钢材种类多，存在大量的异种钢焊口，在服役条件下异种钢接头界面存在附加的热应力，易导致结合面裂纹的萌生并扩展失效。6.气温随负荷的改变而变化，长期存在热疲劳损伤。7.管内蒸汽流速及管外烟气流速的变化都会导致管

12、片的振动，长期存在机械疲劳损伤。8.炉膛密封连接结构必然导致管系膨胀受到一定阻碍，易导致密封焊部位膨胀拉裂等等。3.2 失效时间特征分析：过热器和再热器管爆泄的发生频率往往呈盆浴曲线，即在投运初期，一些设计、制造、安装遗留的质量问题使管子爆泄发生率较高，随着技术改造、检修消缺逐步进入低爆泄率的相对稳定期，而后随着疲劳、高温蠕变、腐蚀、磨损等因素的长期积累，受热面管子进入寿命晚期，过热器和再热器管爆泄率呈加速上升趋势。3.3 1999-2002浙江省火力发电厂高温过热器和高温再热器失效情况汇总表序号单 位日 期部件名称现 象原 因备 注1北仑发电厂#3炉末级过热器泄漏管夹焊接质量差换管13根2北

13、仑发电厂#2炉顶棚过热器泄漏鳍片焊接质量差换管13根3镇海发电厂#4炉高温再热器爆管长时超温引起换管4根4镇海发电厂#4炉高温再热器泄漏焊接质量差补焊处理5镇海发电厂#5炉中隔墙过热器爆管焊接质量差换管4根6台州发电厂#7炉高温再热器泄漏长时超温引起堵管7台州发电厂#4炉顶棚过热器泄漏材质问题换管5根8北仑发电厂#4炉末级过热器爆管长时过热换管38根9北仑发电厂#1炉高温再热器泄漏焊接质量差换2根U型管10北仑发电厂#1炉高温再热器泄漏焊接质量差换管1根11北仑发电厂#4炉屏式过热器爆管异物堵塞引起过热换管6根12镇海发电厂#4炉高温再热器泄漏焊接与热处理质量换管6根13镇海发电厂#3炉高温过

14、热器爆管错用钢材扩大检查换管14镇海发电厂#3炉高温再热器泄漏焊口裂纹换管7根15台州发电厂#8炉高温再热器爆管长时过热换管3根16台州发电厂#7炉高温再热器泄漏膨胀不畅应力集中换管1根17台州发电厂#7炉高温再热器爆管异物堵塞引起过热换管1根18北仑发电厂#4炉末级过热器爆管异物堵塞引起过热换管1根19北仑发电厂#3炉末级过热器泄漏膨胀不畅应力集中换管2根20北仑发电厂#3炉末级过热器泄漏膨胀不畅应力集中换管40根21镇海发电厂#2炉二级过热器泄漏应力集中补焊处理22镇海发电厂#5炉顶棚过热器泄漏鳍片拉裂换管4根23镇海发电厂#4炉高温再热器爆管焊接缺陷应力集中换管1根24台州发电厂#5炉包

15、覆过热器泄漏附焊件拉裂换、补管各1根25嘉兴发电厂#1炉包覆过热器泄漏附焊件拉裂换管2根26温州发电厂#3炉包覆过热器泄漏附焊件拉裂换管1根27钱清发电厂#1炉高温再热器爆管异物堵塞引起超温堵管6根更换2根28北仑发电厂#1炉末级过热器爆管异物堵塞引起过热换管4根29北仑发电厂#5炉末级过热器泄漏异物堵塞引起过热换管1根30北仑发电厂#4炉末级过热器泄漏设计不合理应力集中换管1根31镇海发电厂#5炉高温过热器泄漏长期过热换管8根32台州发电厂#8炉高温再热器泄漏附焊件拉裂换管2根33半山发电厂#3炉高温过热器泄漏焊接缺陷交变应力换管3根3.4防止过热器、再热器管爆泄的措施防止过热器、再热器管爆

16、泄工作是涉及到锅炉运行、维护、检修、改造及技术监督各个环节，同时也需要锅炉、化学、金属、热控等专业的密切配合，对短期或长期引起的过热器、再热器管失效的因素都要进行研究并采取有效的实施措施。3.5强化运行管理：确保锅炉在正常的工况下运行：锅炉炉膛的运行工况是决定过热器、再热器能否长期安全运行的最关键因素，影响炉膛运行工况的因素很多，相互关系错综复杂。必须严格按照300MW火力发电机组集控运行规程进行操作，开展运行优化管理，做到认真监盘，精心巡检，及早判断参数变化趋势，预先加以调节、控制、干预，把异常分析列入日常工作。3.6防止过热器、再热器管超温超压：发生超温超压都会不同程度地损伤管子的服役寿命

17、。根据权威部门的估算，管壁温度每升高68，管子寿命折损率将提高一倍。防止超温超压的主要措施本人认为：制定超温超压考核措施和控制目标，制定防止锅炉超温超压技术措施，认清引起超温超压原因。加强设备薄弱环节整改，对因设备薄弱环节引起的超温超压，必须认真分析并结合阶段性检修进行整改。3.7防止高温腐蚀：二级（高温）过热器向火面历来是易发生高温腐蚀的区域，虽说我公司迄今未产生该现象，但我们已采取了相应的措施：1）严格控制管壁温度，2）防止或减轻管壁结渣，3）选择合适的炉膛烟温。3.8认真分析失效原因，采取有效的防范措施：对失效的过热器、再热器管必须认真进行分析，必要时结合金相分析、性能试验等手段来认清失

18、效本质，从而采取相应对策，以杜绝重复失效事故的发生。3.9采用先进的无损检测和寿命评估技术，开展过热器和再热器管寿命管理工作:随着无损检测和寿命评估技术的发展，对过热器和再热器管实施寿命管理已日趋成熟，开展寿命管理工作足以把当前相对较被动的防爆泄工作转化为主动的寿命预测管理。为此我公司先后对#1、#2锅炉过热器和再热器管运用了内壁氧化皮厚度测量评估技术，这是一种通过测量过热器和再热器管内壁氧化皮厚度的方法来估算管材服役温度，并根据管材尺寸、材质和运行压力来计算应力，从而根据温度-应力历史计算蠕变损伤程度，进一步估算剩余蠕变寿命的方法。主要目的是为机组的长期稳定运行提供理论依据。4.检修焊接管理

19、当前的火力发电厂，随着机组单机容量的增大和汽轮机、锅炉向高温、高压、高参数方向的发展，其焊接结构的应用范围也越来越显著地扩大，焊接接头的数量也相应地增多。如今每台机组的受热面管子焊口都有几万个，成百上千吨的设备、构件、管道靠焊接将其连接起来，而设备的制造及工程安装施工中的焊接质量的优劣，将对设备的安全生产和经济效益有着直接的影响。因此，焊接无论是在火力发电厂设备的制造、还是在基建安装以及生产检修过程中，都占有重要的地位。然而，近年来，由于焊接管理不严，基建项目较多造成焊工短缺，技术水平较低，焊接结构设计不合理，以及焊接接头中存在大量的未焊透、未熔合、裂纹、气孔、咬边、夹渣等焊接缺陷而发生的锅炉

20、事故占整个电厂事故总数的50%以上。其中四管爆漏又占锅炉事故的80%多，少发电量占全部事故少发电量的50%多。据我省（50-600MW机组）1999-2002年的数字统计表明焊接质量造成金属部件失效占30.8%。因此，加强焊接管理，设计合理的焊接结构，制定合理的焊接工艺措施，提高焊接质量，减少焊接缺陷，是摆在我们面前的一个急待解决的重要任务。我们必须加以重视。4.1焊接工作中存在的问题技术资料流于形式（1）许多设备的改造、检修，其焊接工作没有焊接工艺评定，有的焊接工艺评定仅为形式，是为了应付检查而设的，与实际施焊参数不符，不能正确验证和反映焊接工艺评定的正确与否，不能做为指导生产的依椐和条件，

21、有的还存在先施工，后补工艺评定报告的现象。（2）焊接和热处理工艺措施大部分钳工、焊工、热处理工不接触，不了解，总是凭经验工作，造成焊接坡口不按图纸加工，焊接和热处理的工艺参数不按措施执行。而有的工艺措施是在检修结束以后才按实际施焊参数、热处理参数、日期等数据填写，造成热处理曲线千篇一律。有的工艺卡制定得不符合实际，相互套用格式，内容不够确切。（3）焊接工艺纪律不严明，该焊的焊缝不焊，不该焊的地方焊了焊道。（4）焊接工程结束以后，没有一个完整的焊接技术资料总结。资料的收集工作不连续。焊接设备和焊接材料（1）焊接设备陈旧，没有进行定期检修，表计未进行定期校验，；有的焊机无外壳，接线板烧坏，损坏严重

22、，极不安全。（2）焊接设备上的有关仪器、调节装置不定期校验，无法准确操作，调节电流只能凭经验进行，结果往往造成较大的误差。氧气表、乙炔表、氩气表指示不准，有的表玻璃损坏，流量不准等。（3）热处理设备、仪器损坏严重，参数不能正确选择，测温元件不能正确测量温度，造成热处理温度偏差大，严重影响焊接接头的使用性能。（4）焊接材料的采购、入库管理比较混乱，焊条、焊丝、气体的领用及回收制度不严，有的使用既无合格证、又无材质证明，也未复检的焊接材料；代用的焊接材料无说明，也不做焊接工艺评定；有的甚至错用焊接材料。（5）焊接材料的烘烤时间、温度不按工艺措施严格掌握，保温桶利用率低，焊工嫌麻烦，不随带在工作埸地

23、，有的虽带在现埸，可保温桶盖随意打开，使焊接材料再次受潮。焊工及热处理工（1）焊工理论水平低，技术素质差，很多人认为焊工的技术就是手把功夫，把理论知识的提高看作是可有可无的，这是严重错误的，因为理论知识差，很难迅速提高实际操作水平，保证焊接质量。（2）焊工大都为师徒制，只是依靠师傅传授的习惯手法，未经过系统的训练，不知道焊缝中各类焊接缺陷产生的原因及如何防止。（3）焊工无证上岗施焊，对无合格项目、对新材料、异种钢材不经考核及焊接工艺评定，随意施焊现象时有发生。（4）焊工钢印不按要求打在焊缝规定部位，或者干脆不打钢印。（5）热处理工素质低，基本知识差，施工中不按工艺曲线要求升降温度，测温不准确，

24、往往升降温度过快，造成金属组织不合格和性能不符合要求，给使用中产生缺陷造成隐患。焊缝质量（1）由于焊工操作技术不稳定，造成超标缺陷常常发生（手工钨极氩弧焊气孔成串，密集性气孔多；另外还有其它缺陷，如焊接时起弧收弧接头处弧坑不填满，焊缝高低差超标，还有弧坑裂纹现象，夹钨等）。（2）焊接装配质量差，坡口角度、钝边尺寸不合要求，间隙大小不等，有的强力对口，错边对口，表面不除油、除锈等，严重影响焊接质量。（3）探伤出的焊接缺陷，有的不返修，而有的在同一部位却进行多次返修。焊接质量检验（1）焊接检验是控制焊接质量的关键一环。目前不少单位对检验工作不太重视，焊接中焊工不自检，多层焊接也不进行层间清渣和层间

25、检查；专职检验人员往往不能按标准规定进行检验；验收也往往只是流于形式，因此，许多单位常常是以专职检验代替三级检收。（2）检验质量标准掌握不严、执行不严，工作中受检修工期、生产任务限制，往往以工期为主，使得质量差的焊口不能得到及时处理。（3）无损检测，往往为凑比例，造成好焊接位置的焊口容易探伤就探伤得多，不好焊接位置的焊口因探伤仪器不好放置而探伤得少；一些位置别扭的焊缝干脆不做探伤，而这些不好焊的地方，正是焊接中容易出现缺陷的地方，所以造成此处的焊口缺陷漏检，造成事故常在这些死角地方发生。（4）有些单位现埸检验只有初级探伤人员到岗，中级人员不到岗，不了解现埸情况，评片时常常出现误评、错评现象；探

26、伤报告不及时写，有的待整个工作完结以后再写。（5）锅炉、压力容器水压试验的试验压力、保压时间，不按规定执行，该超压的不超压试验；也有连工作压力也做不到的，起不到水压试验的作用。采取对策以上是电力生产中经常出现的焊接管理及焊接技术问题；要提高焊接质量，必须加强焊接管理，焊接管理抓得上，焊接质量就可得以保证，机组的安全经济运行才能得以保障，因此，针对上述问题我们在焊接管理上必须着重采取如下对策：（1）提高企业领导对焊接质量监督的认识，实践证明，领导重视的程度不同，焊接质量监督的效果不同，设备的安全状况也就不同（2）必须把焊工培训工作放在首要位置，特别是要加强对年轻焊工的教育和培养；焊工培训是一项长期的技术性很强的工作，是培养