35t/h 電站鍋爐鍋筒再循環(huán)管孔裂紋產(chǎn)生原因及其處理

肖寧強(qiáng) 高劍

（南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院 江蘇南京 210012）

1 引言

某公司自備電廠共有2 臺35t/h 鍋爐，主要為汽輪發(fā)電機(jī)組供給蒸汽，部分提供生產(chǎn)用蒸汽。鍋筒材質(zhì)為20g，壁厚為46mm。對該廠的1#、2#爐的定期檢驗中，發(fā)現(xiàn)1#、2#鍋爐再循環(huán)管孔鍋筒水側(cè)邊緣周向裂紋（如圖1、圖2 所示），（最長一條，長度15mm，深度35mm）。依據(jù)《鍋爐定期檢驗規(guī)則》，鍋爐必須停止運行，進(jìn)行處理。

圖1 1#鍋爐再循環(huán)管孔 （未著色探傷前）

圖2 2#鍋爐再循環(huán)管孔（未著色探傷前）

2 鍋筒再循環(huán)管孔裂紋產(chǎn)生原因分析

2.1 1#、2#鍋爐同時兼顧供熱及發(fā)電，鍋爐的生產(chǎn)運行受外在因素制約較大，運行方式特殊，啟停頻繁。鍋筒產(chǎn)生疲勞應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋。

2.2 鍋爐水處理不當(dāng)?shù)挠绊憽ｅ仩t用水是處理后的軟水。經(jīng)內(nèi)部檢驗發(fā)現(xiàn)鍋筒水側(cè)存在腐蝕凹坑，水處理不達(dá)標(biāo)，也間接導(dǎo)致了裂紋的產(chǎn)生與加速。

3 鍋筒再循環(huán)管孔裂紋的處理

3.1 缺陷的確定

根據(jù)目視檢驗發(fā)現(xiàn)的裂紋情況，采用著色探傷（圖3、圖4）的檢驗方式，確定裂紋具體形式，埋藏深度以及長度、數(shù)量，進(jìn)行確認(rèn)，并做好缺陷的記錄。

圖3 1#鍋爐再循環(huán)管孔 （著色探傷后）

圖4 2#鍋爐再循環(huán)管孔（著色探傷后）

3.2 裂紋的清除

依據(jù)DL/T734-2000《火力發(fā)電廠鍋爐汽包焊接修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則》，“清除缺陷宜采用機(jī)械方法，也可以采用碳弧氣刨，但不允許使用氣割方法”。因此采用機(jī)械打磨的方式將裂紋消除。

3.3 裂紋清除的確認(rèn)

裂紋在打磨清除的過程中，應(yīng)進(jìn)行確認(rèn)。用著色探傷的方法進(jìn)行確認(rèn)，直至缺陷打磨消除干凈（圖5、圖6）。

圖5 1#鍋爐再循環(huán)管孔 （裂紋消除后）

圖6 2#鍋爐再循環(huán)管孔（裂紋消除后）

3.4 缺陷的處理

根據(jù)DL/T440-2004《在役電站鍋爐汽包的檢驗及評定規(guī)程》8.1 條，“缺陷評定結(jié)果為以下情況之一者，應(yīng)盡快清除缺陷后用焊接方法進(jìn)行修復(fù)處理。局部表面缺陷打磨消除后，經(jīng)強(qiáng)度校核不滿足強(qiáng)度設(shè)計要求的部位”，因此采取焊接修理方法。焊接方法選擇手工電弧焊進(jìn)行修理，其內(nèi)容如下：

3.4.1 焊接準(zhǔn)備

3.4.1.1 焊接設(shè)備的選用

焊接設(shè)備應(yīng)完好，選用直流電焊機(jī)，采取直流反接方式，以保證焊接質(zhì)量。

3.4.1.2 焊接材料的選用

焊接材料的質(zhì)量應(yīng)符合GB/T5117《碳鋼焊條》或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，選用J507 低氫型焊條，焊條直徑為Φ4mm。焊條使用前與烘箱內(nèi)經(jīng)300℃烘焙1 h～2h，放置在100℃～150℃的保溫筒內(nèi)，隨取隨用。

3.4.2 焊接工藝

3.4.2.1 焊前余熱

根據(jù)鍋筒再循環(huán)管孔的結(jié)構(gòu)型式，為保證堆焊焊接質(zhì)量，需要在焊接前進(jìn)行預(yù)熱處理，焊前預(yù)熱方式采取局部預(yù)熱的方式，預(yù)熱溫度為150℃。

3.4.2.2 焊條的規(guī)范參數(shù)

施焊時，焊條擺動的寬度應(yīng)不大于焊條直徑的2 倍，厚度不大于焊條直徑加lmm。

3.4.2.3 焊接時采用多層多道焊，各層焊縫接頭應(yīng)錯開，以減少焊接殘余應(yīng)力。每層（道）焊接完成，必須清理干凈藥渣，檢查無焊接缺陷（裂紋、夾渣、氣孔、焊瘤等），并確認(rèn)后才能進(jìn)入下道工序。

3.4.3 焊后熱處理

《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，碳素鋼受壓元件，壁厚大于30mm 的對接接頭或內(nèi)燃鍋爐筒體或管板的壁厚大于20mm 的T形接頭，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行焊后熱處理。

依據(jù)DL/T734-2000，熱處理溫度為550℃～600℃，恒溫時間由壁厚確定，按每1mm 恒溫3min 計，但不得少于4h，加熱和冷卻速度按每分鐘1.0℃～1.5℃控制。

3.5 焊接質(zhì)量檢查

為保證堆焊質(zhì)量，焊接完畢需要對堆焊區(qū)進(jìn)行質(zhì)量檢查。

3.5.1 外觀檢查

焊接過程中，每層（道）焊縫焊接完畢，均要對焊層進(jìn)行外觀檢查，以確認(rèn)焊縫的外觀質(zhì)量（圖7、圖8）。外觀檢查質(zhì)量要求是：焊縫表面無焊接缺陷，如：氣孔、夾渣、焊瘤、表面未熔合等。

圖7 1#鍋爐再循環(huán)管孔 （堆焊完成后）

圖8 2#鍋爐再循環(huán)管孔（堆焊完成后）

3.5.2 無損探傷

熱處理完成以后，對堆焊區(qū)及時進(jìn)行無損探傷檢驗，探傷方法是：

3.5.2.1 依據(jù)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，“采用堆焊修理鍋筒（鍋殼），堆焊后應(yīng)進(jìn)行滲透探傷或磁粉探傷”。對堆焊區(qū)表面進(jìn)行100%著色探傷。

3.5.2.2 為保證堆焊區(qū)焊接質(zhì)量，增加對堆焊區(qū)進(jìn)行100%超聲波探傷，探傷標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行JB/T4730.3-2005《承壓設(shè)備無損檢測》的規(guī)定。

3.5.3 硬度測定

著色及超聲波探傷合格后，對堆焊層表面進(jìn)行硬度測定，硬度測定的合格標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)DL/T440-2004《在役電站鍋爐汽包的檢驗、評定及處理規(guī)程》，“熱處理后焊縫及熱影響區(qū)金屬的布氏硬度（HB）不應(yīng)超過母材的布氏硬度值加100，且不大于300”。

3.5.4 水壓試驗

依據(jù)《鍋爐定期檢驗規(guī)則》，受壓元件經(jīng)重大修理或改造后，必須進(jìn)行水壓試驗。

3.6 對焊工及無損檢測人員的要求

焊工必須持有效的鍋爐壓力容器焊接合格證書，并有相應(yīng)的施焊部位的焊接合格項目，方可施焊。

無損檢測人員必須持有有效的無損檢測人員資格合格證。

實際施焊前，施焊人員應(yīng)按照“焊接工藝指導(dǎo)書”的要求，進(jìn)行模擬焊接，模擬焊接合格后，方可進(jìn)行正式施焊。

4 結(jié)語

通過對裂紋產(chǎn)生的原因分析和處理，不僅可以預(yù)防鍋筒管孔缺陷的產(chǎn)生，而且采用手工電弧焊對鍋筒管孔等缺陷進(jìn)行堆焊修復(fù)原狀是一種切實可行的方法。

[1]國質(zhì)監(jiān)局鍋發(fā)[1999]202 號,鍋爐定期檢驗規(guī)則.

[2]DL/T440-2004 在役電站鍋爐汽包的檢驗及評定規(guī)程.

[3]JB/T4730-2005 承壓設(shè)備無損檢測.

[4]鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程TSG G0001-2012.

[5]DL/T734-2000 火力發(fā)電廠鍋爐汽包焊接修復(fù)技術(shù)導(dǎo)則.