發電鍋爐電接點測量筒安全隱患分析

周 文 成德芳 劉震杰 唐治東 葉劍剛

（1．衢州市特種設備檢驗中心 衢州 324000）

（2．浙江省特種設備科學研究院 杭州 310020）

我國亞臨界及其以下參數的電站鍋爐大多采用自然循環，鍋爐中鍋筒起到汽水分離和向循環回路供水、協調緩沖等作用。在鍋爐運行過程中鍋筒水位的高低對鍋爐的安全運行和蒸汽品質都起著至關重要的作用，為了合理地控制水位，在鍋筒上安裝就地水位計和遠程水位測量裝置，一般遠程水位測量裝置通過電接點水位計測量筒（以下簡稱測量筒）內安裝的一系列電極來判斷鍋筒當前的水面位置。因此，一般鍋筒上都裝有2 個測量筒，其汽水空間和鍋筒相連，工作參數和鍋筒一致，處于高溫、高壓環境下使用，但是由于歷史原因，我國對測量筒的產品質量監管缺失，筆者在鍋爐檢驗和對測量筒產品的質量抽查中，發現了許多嚴重的安全隱患。

1 測量筒的基本結構及檢驗情況介紹

1.1 測量筒的基本結構

測量筒的基本結構為一根外徑為89 mm 或108 mm 的無縫鋼管通過上、下2 個端蓋焊接連接，部分測量筒中間還有1 條拼接環縫，材質一般為20G，如圖1 所示分別為電接點測量筒和電容測量筒。

圖1 測量筒基本結構示意圖

1.2 測量筒的無損檢測情況

在近幾年發電鍋爐安裝監檢和定期檢驗過程中，筆者抽查了15 家發電企業，共計20 余臺電站鍋爐用超過60 只測量筒，其大致參數：壓力為10.8 MPa、溫度為310 ℃和壓力為6.1 MPa、溫度為277.8 ℃。這些抽查的測量筒，有的是新安裝還未投用的鍋爐，有的只使用了2 500 h，最多的運行時間還不到2 萬h。抽查結果是超過1/2 的測量筒焊縫存在超標缺陷，比較常見的缺陷主要為未焊透、未熔合、密集氣孔，如圖2 所示。

圖2 測量筒焊縫射線缺陷

1.3 測量筒的外觀檢驗情況

抽取1 只無損檢測不合格的新采購的測量筒進行切割，檢查筒體焊縫的內表面質量，見圖3。經宏觀檢查，該測量筒的3 條環焊縫都存在未焊透缺陷。如果不及時處理，未焊透缺陷在長期的高溫、高壓服役過程中，缺陷易產生開裂，最終可能演變成爆炸事故，故存在嚴重的安全風險。

圖3 測量筒外觀及焊縫內表面

1.4 測量筒的金相和硬度檢測情況

同時對抽取的測量筒母材和焊縫中間焊縫及相連筒體進行金相檢測，見圖4。母材金相組織為正常的鐵素體+珠光體，符合GB/T 5310—2017《高壓鍋爐用無縫鋼管》[1]中20G 正火組織的要求，焊縫金相組織為鐵素體+魏氏體組織，有過熱組織的情況[2-3]。同時對其硬度進行檢測，母材的硬度為HB126、126、130， 符合GB/T 5310—2017 中20G 鋼管硬度為HB120 ～160 的要求，焊縫的硬度為HB168、165、170，符合焊縫硬度要求。

圖4 測量筒的金相組織

2 原因分析

2.1 管理界限模糊

測量筒與鍋爐范圍內管道中使用的流量計（殼體）相似，與特種設備直接相連，工作參數與連接設備相同，且工作參數都較高；結構形式也類似，結構都有焊縫；監管模式也類似，均定位為儀表，未納入特種設備元件予以重點監管。一直以來在鍋爐業內習慣根據這些部件測量功能將其定位為儀表，然而卻忽視了其本身也是鍋爐承壓部件的事實，尤其是高參數電站鍋爐，如高溫、高壓及以上鍋爐的汽包工作壓力超過10 MPa，工作溫度超過300 ℃，該部件一旦發生嚴重泄漏甚至爆炸易造成人身傷亡。湖北當陽“8.11”事故之后，通過對流量計產品質量檢查發現的問題，表明不監管的產品出問題是普遍現象而不是個例[4-6]，鑒于此，國家現已將流量計納入監管[7-8]。因此，對于測量筒這類元件，如果再不予以重視，不僅對于使用環節有很大風險，而且對于檢驗和監管也存在較大責任風險。

2.2 標準的缺位

目前鍋爐上所用的電接點水位計缺少能夠規范生產的標準，其測量筒在設計、制造與驗收等方面極其混亂，通過查閱文獻、標準，目前只有機械行業標準JB/T 6691-93《鍋爐用電接點水位計技術條件》[9]，該標準適用于由測量筒、電極、顯示儀3 部分組成的電接點水位計的設計、制造與驗收，其中該標準規定了“測量筒的設計必須符合《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》”“焊接工作應符合《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》”“焊縫及其附近不得有浮焊、裂紋、氣孔、飛濺物、焊瘤、漏焊、弧坑等缺陷”“對額定工作壓力小于9.81 MPa 的測量筒，筒身上的環焊縫應進行100%的超聲波探傷，對額定工作壓力不小于9.81 MPa 者，環焊縫應作100%的射線探傷”，這一標準對于規范測量筒的設計、制造與驗收是有較強的針對性的，對安全性的考慮也大量引用了特種設備安全的要求，然而該標準從2002 年5 月2 日作廢之后，未被任何標準替代，也就是說測量筒自從該標準作廢之后就無相關標準約束，進一步導致監管缺失、質量下降。

2.3 制造單位管理混亂

由于鍋爐所用的電接點水位計缺少部門監管，制造企業進入行業門檻極低，往往沒有符合特種設備制造要求的質保體系，企業制造過程中的焊接工藝、焊接人員、焊后的無損檢測等都無追溯性，電接點水位計測量筒焊縫內部往往存在焊接裂紋、未焊透、未熔合等超標缺陷，焊縫存在過熱組織等。在調研過程中發現不少使用單位無法出示鍋爐所用的電接點水位計質量證明文件，一般制造企業只提供說明書或者合格證，少有提供質量證明文件，即使提供了內容也十分簡單，無法反映產品質量和安全性。

3 結論與建議

1）建議發電鍋爐使用企業對在用的測量筒進行自查或通過委托專業無損檢測機構進行檢查，對測量筒的焊接接頭進行100%射線檢測或超聲檢測，檢測存在超標缺陷的測量筒應進行更換或由有資質的修理單位進行修理。

2）特種設備檢驗機構在鍋爐安裝驗收環節，應加強對電接點水位計驗收要求，尤其是對測量筒焊接接頭進行無損檢測抽查；在鍋爐內部檢驗過程中，有必要增加對測量筒焊接接頭的無損檢測抽查。

3）可以通過政府文件、規范、標準等一系列手段明確鍋爐用電接點水位計安全性要求，測量筒完全可以參照壓力管道元件組合裝置中的工廠化預制管段、流量計（殼體）要求進行管理。

4）對未列入特種設備目錄與承壓設備相連的承壓部件，其承受高溫高壓，特種設備使用單位都應加強產品驗收管理。檢驗機構也應認真制定檢驗方案，加強該類部件檢驗工作，加強鍋爐范圍內連接管道的檢測檢驗，及時消除隱患，從而降低和避免人身傷亡事故的發生。