中溫中壓電站鍋爐內部檢驗研究

丁昆 張燕(青島市特種設備檢驗檢測研究院，山東 青島 266000)

0 引言

《鍋爐定期檢驗規則》中明確規定，電站需每三至六年開展一次鍋爐內部檢驗工作。鍋爐系統較為復雜，不同的鍋爐，在結構部件方面有所差異，規定的內部檢驗內容也不同，對內部檢驗人員的專業知識要求較高。就此，為保障中溫中壓電站鍋爐的穩定運行，對其內部檢驗的分析具有鮮明現實意義。

1 中溫中壓電站鍋爐內部檢驗要點

鍋爐內部檢驗需在鍋爐停爐并對內部進行清理，通風換氣，冷卻后進行，檢驗方式包括宏觀檢查、壁厚測量、幾何尺寸測量、理化檢驗、無損檢測、垢樣分析和強度校核等，分析鍋爐是否存在缺陷，明確缺陷的位置及原因，為缺陷的有效消除提供幫助，保障鍋爐穩定運行。在鍋爐內部檢驗時，檢驗人員需采用多種方法，對鍋爐存在的缺陷進行定位、定性與定量分析。

1.1 定位分析要點

在電站鍋爐內部檢驗中，定位分析可明確受檢部件的缺陷位置，為后續缺陷修復提供參考，還可明確鍋爐內部檢驗已完成、未完成的區域，使電站鍋爐內部檢驗工作更為規范全面。受電站運行實際影響，在電站鍋爐內部檢驗中，全面深入檢驗所有鍋爐的所有部件難以實現，檢驗人員采用抽檢的方式。在鍋爐抽檢中，檢驗人員可按照空間方位、煙氣流程或工質流程完成定位。以空間方位為例，通常將爐膛作為前方位、煙氣出口作為后方位，檢驗人員置于鍋爐前方、面向汽包，進行各個部件的定位。例如，沿著左側水冷壁從爐前至爐后方向，第3 根水冷壁管位于左側水冷壁下集箱上方的1.5m 位置，以清晰明確的語言，定位內部檢驗的部件，保障后續部件缺陷消除工作開展的準確性與有效性[1]。

1.2 定性分析要點

在鍋爐內部檢驗中，定性分析是指明確鍋爐缺陷的性質，可幫助運維人員明確鍋爐缺陷的特征，為缺陷消除方案制定提供依據。針對鍋爐內部檢驗的不同缺陷，采用的定性分析方法不同。在鍋爐內部檢驗中，如下故障的定性分析方法較為簡單。例如，對于鍋爐部件存在的磨損、彎曲等缺陷，檢驗人員可通過宏觀檢查尺寸測量；對于鍋爐部件內部存在的材質變化，如析出碳化物等，檢驗人員可通過金相分析判斷性質；對于鍋爐部件存在的裂紋，檢驗人員可通過射線或超聲檢測方法分析[2]。

在中溫中壓電站運行期間，還存在結垢、腐蝕等缺陷，其缺陷原因較為復雜，定性分析難度較高，檢驗人員需結合缺陷原理，采用相應化學方法，明確缺陷原因，為缺陷排除提供參考。以結垢缺陷為例，在鍋爐內部，常見的結垢現象包括以下幾類：

(1)水垢，包括碳酸鹽水垢與硫酸鹽水垢，前者以白色為主，整體結構疏松，易溶于鹽酸，后者以黃白色為主，整體結構密實，溶于鹽酸，檢驗人員可根據二者顏色及在鹽酸中溶解的速度，明確水垢類別。

(2)泥沙垢，由水垢和泥沙混合形成，呈現出當地泥沙的顏色，其與鍋爐結構的連接較密切，不會與酸堿物質反應。

(3)鐵銹垢，由鍋爐金屬物質內的鐵氧化物形成，表面呈黑色或紅褐色，內部以灰色為主，結構相對堅硬，可溶于高濃度鹽酸或熱鹽酸。

1.3 定量分析要點

在通過定位分析明確缺陷位置、通過定性分析明確缺陷性質后，需對鍋爐進行定量分析，明確缺陷對鍋爐的影響程度，為鍋爐運維計劃制定提供參考。《鍋爐定期檢驗規則》中明確規定，部分鍋爐部件的缺陷達到一定程度上，需進行更換。例如，當受壓部件嚴重腐蝕或者磨損減薄，應當進行強度校核計算，最小實測厚度小于最小許用厚度時，應當進行修復。就此，檢驗人員在開展鍋爐內部檢驗時，需選擇先進設備，規范定量分析，明確缺陷的參數，分析其對鍋爐運行的影響。細化來說，定量分析的要點如下：

第一，做好準備工作，檢驗人員需在檢驗前合理選擇先進設備，結合檢驗要求，選擇精度及質量參數均合理的儀器，并在缺陷定量分析前做好設備調試與校準工作。以HT-2000A 型號的硬度儀為例，檢驗人員需做好時間、次數、材料類別等內容的準確設置，保障檢驗質量。同時，使用單位需做好鍋爐內部部件的處理工作，使其滿足檢驗設備的檢驗要求，保障檢驗結果的準確性。例如，對于鍋爐部件中存在結垢或氧化現象的部件，檢驗人員需采取打磨、除渣或去氧化方式，使部件的厚度、硬度等數值測量更為準確。尤其是在金相分析中，檢驗人員不僅要進行上述處理，還需應用金相砂紙打磨，進行拋光與浸蝕等處理，使部件表面符合金相分析要求。

第二，規范定量分析，檢驗人員需按照相關標準規范或檢驗設備說明書，規范定量分析操作，保障分析結果的準確性，并將定量分析結果與行業標準對比，判斷缺陷對電站鍋爐的影響程度[3]。例如，在應用金相分析方法，對鍋爐高溫受壓部件進行球化分析時，檢驗人員需結合部件材料對應的晶相圖譜，準確判斷故障缺陷的程度。以15CrMo 鋼材料為例，檢驗人員需根據《15CrMo 鋼珠光體球化參考級別》判斷球化等級，使定量分析結果更為精準可靠。對于鍋爐內部檢驗中難以使用數據表示的缺陷，可根據檢驗人員的工作經驗，以輕微、嚴重等詞匯，準確描述缺陷內容，為故障排除方法的選擇提供參考。以腐蝕現象為例，可根據腐蝕面積與深度，用輕微腐蝕或嚴重腐蝕進行表述。

2 中溫中壓電站鍋爐內部檢驗案例

本文以某中溫中壓電站的鍋爐內部檢驗工作為案例，分析電站鍋爐內部檢驗具體應用。該電站采用自然循環固態排渣煤粉爐，額定出力為130t/h，采以π 型布置，鍋爐內部部件包括過熱器、預熱器、省煤器及減溫器等，檢驗人員通過定位、定性與定量分析，開展內部檢驗工作，發現鍋爐存在一定缺陷，并進行深入分析，以消除缺陷。

2.1 內部檢驗發現的缺陷

(1)在鍋筒部件中，通過宏觀檢查和滲透檢測發現五處裂紋，裂紋位于筒體和預焊件的焊縫位置，通過長度測量，裂紋長度分別為30mm、30mm、50mm、60mm、60mm。

(2)在減溫器部件中，通過超聲波探傷檢驗，發現該部件后端環位置的焊縫超標。

(3)在匯汽集箱左側支座和筒體連接區域的焊縫位置，宏觀檢查發現一處裂紋，長度測量結果為10mm。

(4)在省煤器低溫段進口集箱的筒體位置，檢驗人員通過表面探傷方法，發現筒體區域存在多處裂紋，位于出水管接頭、進水管接頭、筒體和管座間的焊縫等部位，長度在15～100mm之間。

(5)通過宏觀檢查，發現水平煙道和尾部煙道均存在破損現象，表現為煙道上部區域的耐火墻脫落；發現省煤器管的防磨瓦出現變形錯位。

(6)通過宏觀檢查，發現過熱器位置的定位板出現燒毀現象，判斷為嚴重燒毀故障。

2.2 基于內部檢驗的缺陷消除

根據上述缺陷內容，運維人員結合內部檢驗結果，分析缺陷出現原因，編制相應缺陷消除方案：

(1)在鍋筒部件中，焊縫區域的裂紋出現原因為鍋筒內外壁的溫差。在電站鍋爐運行中，啟動和停止期間溫差較大，使鍋爐內外壁間存在熱應力，產生裂紋。針對該原因，運維人員提出消除裂紋、補焊的修復方案。

(2)在減溫器部件中，針對焊縫超標問題，運維人員調取減溫器部件的原始無損探傷報告，并未在報告中發現焊縫超標問題，懷疑超聲波探傷存在偏差，對焊縫位置重新進行射線探傷，探傷結果為焊縫符合標準要求。就此，判斷減溫器部件不存在焊縫超標問題。

(3)針對水平煙道和尾部煙道存在的破損現象，運維人員判斷缺陷原因在于停爐維修時爐墻水洗后未完全干燥，就啟動鍋爐，進行升火升壓操作，導致爐墻內的水分蒸發膨脹，出現脫落現象，重新更換爐墻，并建議電站管理者調整停爐維修規范，防控該缺陷的出現。針對省煤器管防磨瓦變形錯位的缺陷，運維人員給出更換防磨部件的缺陷消除方案。

(4)針對定位板燒毀現象，運維人員判斷缺陷原因為鍋爐運行時出口煙溫度過高，導致梳形板被燒毀，給出更換梳形板材料，提高其抗高溫性能的缺陷消除方案。

針對部件存在的裂紋問題，本文以匯汽集箱左側支座和筒體連接區域焊縫處的裂紋為例，分析其運維要點。運維人員根據內部檢驗結果，明確缺陷存在的具體位置，發現該鍋爐支座位置的地腳螺栓擰緊力較大，使其保持固定狀態。在集氣箱溫度增加的條件下，筒體支座不能自由滑動，產生較大的熱應力，對支座位置的焊縫造成拉裂，引發裂紋缺陷。針對該原因，運維人員提出擰松地腳螺栓，打磨焊縫消除裂紋的運維方案。另外，在鍋爐內部檢驗中，關于裂紋的檢驗與運維還存在以下問題：在鍋爐生產運行中，匯汽集箱焊縫位置的裂紋擴展會引發蒸汽泄漏問題，部分電站為保障短期利益，未采取科學方法處理裂紋，僅在裂紋上方進行補焊，而在內部檢驗中，會發現補焊操作僅將裂紋隱藏，并未實際消除裂紋，需在內部檢驗完成后，進行返修。

在該電站鍋爐的內部檢驗中，運維人員也發現該問題，并制定如下消除方案，可為其他電站提供參考。

(1)通過砂輪或碳弧氣刨，將補焊區域和裂紋消除，在打磨過程中，需避開筒壁，避免筒壁出現磨損。

(2)應用滲透探傷方法，驗證焊縫位置的裂紋是否全部消除，確保無誤后進行重新補焊處理。

(3)在焊前需制定焊接工藝，焊接工藝包括打底焊和填充焊兩部分。打底焊選擇φ3.2mm 的焊條，焊接時電流設置為90～120A、電壓設置為22～26V；填充焊選擇φ4.2mm 的焊條，焊接時電流設置為140～180A、電壓設置為22～26V。在焊接完成后，將焊接區域用棉氈包裹，進行熱處理，要求焊接區域的溫度超過627℃，恒溫1 小時后，保溫自然冷卻降至環境溫度，對焊縫區域進行100%磁粉探傷，驗證返修處理是否切實消除焊縫裂紋缺陷。

3 結語

綜上所述，在鍋爐內部檢驗中，定位分析可明確鍋爐缺陷的具體位置；定性分析可明確鍋爐缺陷的性質；定量分析可明確鍋爐缺陷對鍋爐運行的影響，為鍋爐缺陷消除工作提供全面可靠參考資料。就此，在開展中溫中壓電站內部檢驗中，檢驗人員需對準確定位的部件進行全面分析，保障缺陷的有效消除。