電站鍋爐制造安裝過程中延遲缺陷的相關問題分析

姜冠宇

摘? ?要：電站鍋爐在運行期間需要承受一定的壓力和溫度，所以對安全性有較高的要求。電站鍋爐在制造、安裝過程中所經受的冷、熱加工會導致金屬材料產生各種缺陷，而在經過一段時間后出現的延遲缺陷不易察覺，也不好控制，對鍋爐安全運行所帶來的危險性較大。本文首先分析了電站鍋爐產生延遲缺陷的原因以及擴展的條件，然后闡述了避免或者減少延遲缺陷以及提高延遲缺陷檢出率的措施，為提高電站鍋爐運行的安全性奠定良好的條件。

關鍵詞：電站鍋爐? 制造安裝? 延遲缺陷? 防范措施

中圖分類號：TM621.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）03（c）-0079-02

隨著我國電站鍋爐向大體積、大容量方向的發展，結構也越來越復雜，為了滿足運輸需求，鍋爐制造企業無法進行整體制造，所以首先要進行部件制造，在運達現場后再進行現場安裝。在電站鍋爐制造和安裝的過程中，金屬材料需要經過下料、成型、組對、焊接、熱處理等一系列冷熱加工，在此過程中可能會產生各種各樣的缺陷或者潛在的缺陷傾向。有些缺陷在當時利用常規檢測方法和檢測手段是無法發現的，只有在經過一段時間后才能夠顯現出來，這種缺陷稱為延遲缺陷。產生延遲缺陷的原因較多，導致其擴展的條件也不相同，出現的時間不易控制，所以這類缺陷所造成的破壞性也較大。為了提高電站鍋爐運行的安全性，需要對延遲缺陷產生的原因以及擴展的條件進行分析，然后有針對性的做好各種防范措施，最大程度的避免延遲缺陷的發生，確保電站鍋爐安全穩定運行。

1? 電站鍋爐延遲缺陷產生的原因及擴展條件

1.1 金屬材料自身存在的質量缺陷

在金屬材料入廠檢驗時因為操作人員技術水平或者檢測儀器的影響也會出現漏檢和誤檢的現象，為鍋爐制造、安裝以及使用埋下了安全隱患。夾層就是金屬材料中存在的缺陷之一，在金屬材料中間存在很薄的一層缺陷，這層缺陷具有一定的面積就稱為夾層。如果夾層距離金屬材料表面很近，則可以通過打磨的方式進行消除，打磨后的余壁厚度如果能夠滿足鍋爐的強度要求，則可繼續使用。如果夾層位于材料內部，且夾層的走向與材料表面存在一定的角度時，則夾層就會將材料分成兩層，會直接降低鋼板承受載荷的能力。隨著時間的延長，夾層在載荷的作用下缺陷就會沿著夾層方向不斷延展擴大，當這種缺陷擴展的一定程度時就會發生斷裂，導致安全事故的發生。

1.2 成型加工過程中產生的缺陷

因為電站鍋爐結構比較復雜，所以在制造過程中會涉及到多種成型工藝，而每種成型工藝都會對金屬材料產生或大或小的缺陷。尤其是對于變形較大的成型工藝而言，金屬材料所受到的殘余應力也會很大。比如在筒體的卷制和封頭的沖壓過程中，在筒體的外表面以及封頭過渡圓弧區都會受到較大的拉應力，在應力的作用下就會產生以微小裂紋為主的缺陷。這些微小的缺陷在制造過程中一般很難會被發現，但是隨著時間的推移以及各種應力的作用下，微小的缺陷就會逐漸擴大最終產生安全事故。電站鍋爐每個部件的制造基本都會經過變形，只是不同部位的部件在成型過程中的變形程度不同，變形程度越大，部件內部的應力也會越大，在后期形成缺陷的幾率就會越大。

1.3 焊接缺陷

電站鍋爐各個部件在制造完成后，需要運輸到現場進行安裝，焊接是鍋爐安裝的重要工序。在焊接過程中，施焊區會在短暫的時間內經歷加熱和冷卻，由于受到操作人員焊接水平或者其他因素的影響，在金屬焊縫中會出現氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等質量缺陷。此外，金屬材料的性能也是產生焊接缺陷的重要原因，對于碳含量以及其他合金元素含量較多的鋼材可焊性就會降低。對于有延遲裂紋傾向的金屬材料，在焊接時產生焊接缺陷的幾率就會越大，如果焊接缺陷沒有及時發現，在將來就會出現擴展和斷裂，威脅到鍋爐運行的安全性。

2? 避免或減少電站鍋爐延遲缺陷的措施

2.1 做好材料的入廠驗收工作

因為電站鍋爐為承壓類特種設備，所以對所用金屬材料有較高的要求，在金屬材料入廠時需要對材料的化學成分、力學性能、工藝性能以及無損檢測等方面進行檢驗檢測。首先要核查材料的質量證明書，確保檢驗項目與訂貨合同以及相應材料相符。對于有無損檢測要求的鋼板，一定要認真核對每張鋼板的無損檢測報告。驗收合格的材料做好標記，并且根據規格、型號的不同分類存放。確保檢驗人員的專業性，做好檢測儀器的檢查工作，從源頭上做好材料的質量保障工作。

2.2 加強部件成型質量檢驗

在鍋爐部件成型過程中，為了減少因為變形而產生的應力，應該根據材料的化學成分、力學性能、工藝性能等合理成型工藝，避免因為材料本身塑性、韌性差而在較大變形后出現集中應力。根據成型工藝不同，可有選擇性的進行應力熱處理。在部件成型后應該進行全面的宏觀檢查，并且增加表面無損檢測的比例，尤其是對于有拼接接頭的材料，對于成型后的小圓弧過渡區還應該增加無損檢測。

2.3 提高焊接質量控制

為了減少和避免焊接缺陷，首先，做好焊接工藝的評定工作，確保鍋爐所有受壓元件均適用于焊接工藝。其次，根據焊接材料和焊接要求選擇適應的焊接工藝和焊接方法，做好焊后熱處理工作。再次，操作人員嚴格按照焊接工藝要求執行，并且做好焊接現場的防護工作。最后，根據碳當量法和屈服強度法來判斷材料是否有延遲裂紋傾向，對于有延遲裂紋傾向的材料，在焊接完成24h或者48h后進行無損檢測，以確定是否有延遲裂紋。

2.4 加強焊后熱處理操作

焊后熱處理是消除焊接應力的重要手段，能夠有效防止延遲裂紋的出現。焊后熱處理的質量控制尤為重要，應該根據實際情況選擇適宜的保溫時間和保溫溫度，控制好測溫點的位置和數量，一定要具有代表性且測量精準。對于有延遲裂紋傾向的材料，在焊接完成后要立即進行焊后熱處理。

2.5 提高無損檢測的質量

掌握合理的無損檢測時機可有效提高延遲缺陷的檢出率，對于焊接過程中的無損檢測可根據焊接工藝、焊接結構等因素選擇適當的檢測時機。在檢查完焊接接頭的尺寸以及外觀質量后即可進行無損檢測，對于有延遲裂紋傾向材料的無損檢測時機可參照2.3部分內容。選擇兩種無損檢測方法進行優勢互補，比如UT和RT結合使用，可提高缺陷檢出率。選擇有資質、技術水平高的人員進行檢測。

2.6 加強電站鍋爐安全檢驗工作

為了減少電站鍋爐在后期運行中出現缺陷，應該做好定期檢驗工作。在鍋爐運行狀態下，可對鍋爐外部進行安全運行狀況、安全附件、安全保護裝置以及安全管理等內容進行檢查。在鍋爐停爐狀態下，可對鍋爐內部進行壁厚測定、無損檢測、硬度檢測、金相檢驗等。根據以往的工作經驗，可合理制定檢驗周期、檢測位置和檢驗內容，最大程度的減少和避免延遲缺陷的發生。

3? 結語

質量缺陷是電站鍋爐安全運行面臨的重要問題，由于電站鍋爐在制造、安裝過程中的工序較為復雜，在每道工序都有可能產生缺陷或者潛在的缺陷傾向。對于當時能夠發現的缺陷可以通過返修的方式進行消除或者恢復，但是延遲缺陷是無法及時發現的，所以潛在的安全威脅較大。任何一個小的缺陷源在受到各種因素的影響下都有可能形成缺陷并進一步擴展，所以要高度重視延遲缺陷問題。經過長期的工作，對電站鍋爐延遲缺陷產生的原因及擴展條件會有一定的總結，然后做好應對措施以避免或者減少延遲缺陷的出現，通過各種手段提高延遲缺陷檢出率，為電站鍋爐安全運行創造有利條件。

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