在役电站锅炉定期检验问题的分析

在役电站锅炉定期检验问题的分析
许杰
摘要:本文结合工作经验，对电站锅炉定期检验工作中资料审查、编制检验方案、检验方法、主要受压元件检验几个方面的相关问题进行了分析，并提出了一些看法，为今后检验工作起到借鉴作用。
关键词：锅炉检验方法
前言
随着国民经济的发展，电力安全将直接影响国民经济的稳定健康，电力已日渐成为国民经济血液。目前，我国的电力供应仍已火力发电为主，而作为火力发电厂三大主机之一的锅炉更是火电行业生产中必不可少的重要设备，锅炉的稳定运行对于保证电厂的安全经济运行及电网安全稳定具有十分重要的意义。由于电站锅炉运行条件比较恶劣，经过一段时间运行之后，锅炉就会出现不同程度结垢、腐蚀、堵灰、结渣、裂纹等现象，影响锅炉的安全经济运行，降低设备的使用寿命。因此，不论是从法律法规角度，还是从保障电力安全和经济发展方面，都必须对在用电站锅炉进行定期检验，以便发现设备存在的缺陷，及时消除隐患，避免锅炉在运行中发生事故，保证电网安全运行。《锅炉定期检验规则》、《电站锅炉压力容器检验规程》等国家法律法规和行业标准对电站锅炉的检验项目、检验程序、检验方法、检验内容、检验周期等方面做了一些规定和说明，下面结合检验实践探讨在检验过程中经常遇到的问题。
一、资料审查
在检验过程中，检验人员首先应对锅炉的技术资料进行查阅。资料审查是锅炉检验中非常重要的一个环节，完整且符合实际情况的锅炉技术资料和图纸对指导锅炉的运行、检修、检验工作是不可缺少的。在实际检验工作中往往出现只重视现场的检验而忽视对资料的审查，尤其是对各种记录的审查。其实通过资料审查，可以了解锅炉制造、安装、修理改造情况以及运行中出现的问题，同时掌握以前检验中发现的问题，在本次检验中把这些问题列为检验的重点。因此检验前应认真进行技术资料的审查工作，掌握锅炉的情况。另外还要区分检验的锅炉是首次检验还是非首次检验的锅炉，对首检的锅炉，应重点审查锅炉制造、安装过程中发现缺陷或者安全隐患的相关记录，而对于非首检的锅炉则将修理改造及变更的资料、以往检验报告及运行中的各种缺陷记录做为资料审查的重点，并要及时与运行人员进行交流。例如，从锅炉的运行记录可以反映锅炉这个检验周期中的实际运行状况，有助于确定检验部位和检验项目，提高检验工作的效率和准确度，避免一些不必要的检验资源的浪费；对超温超压记录的审查，可以发现锅炉的哪些部位在运行中出现了超温、超压现象，虽然当时未出现事故，但在检验中这些部位要列为重点进行检查分析，检验材质是否发生变化，从而决定是否更换还是继续使用。在检验中如果发现缺少和有不符合实际的资料，如运行资料、缺陷处理记录，不能及时归入设备档案，应查明原因，帮助使用单位尽可能补齐和修正，保证资料的系统性和规范性，为今后检验工作提供依据。通过资料审查，了解设备状况，在检验工作中就可以做到重点突出，结合设备特点有针对性地进行检验，起到事半功倍的效果。
二、编制检验方案
在对技术资料审核的基础上，检验人员应根据锅炉技术资料、被检验锅炉的实际使用情况以及同类型设备故障特点编写检验方案。检验方案应包括检验项目、检验方法、检验部位，检验依据和检验实施中应注意的问题等内容。检验方案的编制要结合被检锅炉的设备特点，重点突出，具体详尽，充分发挥检验方案的可操作性，指导性和说明性的作用。例如循环流化床锅炉要重点检测水冷壁、过热器、省煤器等部位的磨损情况。对运行时间超过1 0万小时的锅炉，应增加检验项目扩大检验范围，重点检验设备老化的状况和做好寿命评估。当启停次数超过设计循环周次后还应进行低周疲劳寿命校核。编制的检验方案要做到准确说明设备情况，内容具体，结合不同炉型的特点，针对性强，避免出现锅炉不分大小，设备不分彼此，所编制的检验方案千篇一律的现象。
三、检验方法
电站锅炉的检验方法有宏观检验、无损检测（射线检测、超声波检测、磁粉检测等）、硬度测定、变形量测量（例如蠕胀测量）、金相检验、光谱检测等，这些检验方法在检验中经常用到。其中宏观检验方法非常重要，对于受热面检验来说，主要是对锅炉受热面的结构和外观进行检验，可以发现设计制造时及运行后出现的外观缺陷，也是现场内部检验的第一步。但在实际工作中有些检验人员只注重测厚、测硬度、蠕胀测量、无损检测等这些利用检验仪器可以进行定量分析的检验方法，而忽视宏观检验方法，认为宏观检验发现不了什么问题，走马观花不进行细致检验，这种现象在实际检验工作中应得到注意。宏观检验可以发现受热面及管道在结构设计上存在的不合理缺陷以及运行后外观出现的腐蚀、磨损、变形、胀粗、焊缝开裂等许多缺陷。例如省煤器管由于结构设计上不合理形成烟气走廊造成局部磨损严重，过热器由于运行出现故障造成局部过热现象，这些都可以通过宏观检验发现。通过宏观检验发现缺陷后加以分析再决定是否需要测厚、无损探伤、金相分析等检验方法进行进一步检验，对结构不合理的部位是否要采取措施加以改进。宏观检验要求检验人员有较强的责任心，丰富的检验经验，对发现的缺陷做出正确判断，所以在检验工作中应重视宏观检验方法。
四、受压元件及汽水管道的检验
(一) 水冷壁的检验
水冷壁的检验应根据锅炉炉膛的结构、水质、燃烧稳定性等因素来确定检验项目和质量要求。在《锅炉定期检验规则》、《电站锅炉压力容器检验规程》（DL647-2004）等规范和标准中水冷壁对检查内容有明确的规定，要求重点检测热负荷较高区域，燃烧器周围、冷灰斗区域、折焰角区域、吹灰器附近及各门孔等部位的水冷壁的磨损、变形、过热、胀粗、高温腐蚀等情况，割管检查热负荷最高处水冷壁。除对以上部位检测外，还应检查水冷壁刚性梁、燃烧器及人孔门框架与水冷壁连接部位情况、水冷壁集箱膨胀情况。
1、随着锅炉容量的增大，水冷壁的尺寸也增大，而刚性则相应的变差。一般为增加水冷壁的刚性和抗爆防爆能力，在水冷壁外侧都设置了多道横向刚性梁，刚性梁在炉角处用滑槽连接。锅炉刚性梁的作用是承受一定的炉膛爆炸力，其受力薄弱环节是角部连接结构，一旦破坏后果相当严重，所以应检查水冷壁刚性梁变形情况。
2、燃烧器、炉膛人孔门框架与水冷壁受热膨胀不均，连接处角焊缝一般都存在温差压力，容易导致焊缝开裂从而影响到水冷壁管在运行时泄露，所以应检查燃烧器、炉膛人孔门框架与水冷壁连接部位有无焊缝开裂。
3、现代锅炉的水冷壁受热多是向下膨胀的，装在下集箱上的膨胀批示器用来监视水冷壁的受热情况。升压初期，炉膛内热负荷分布不均，连接在同一集箱上的水冷壁管会受热不均，严重时会使下集箱弯曲或管子受损，所以应检查水冷壁下集箱的膨胀情况。

图1：某电厂水冷壁吹灰器周围管子吹损图2：某电厂水冷壁管多出轻微鼓包
(二) 省煤器的检验
省煤器检验应重点检验省煤器管排的积灰和低温腐蚀情况，吹灰器附近管子表面有无吹损和磨损，对于鳍片省煤器管鳍片焊缝有无裂纹、超标咬边等缺陷。根据运行的情况，确定是否进行割管检查，并且要合理的选择割管的位置，防止盲目的割管检确保检验的效率和准确性。
(三) 过热器及再热器的检验
过热器检验要区分过热器的低温段和高温段，根据所处位置和结构的不同，合理选择检验方法。过热器一般是锅炉中工质压力和温度最高的部件，再热器在大型电站锅炉中一般是工质温度最高的地方，在检验时重点检查过热器、再热器是否有磨损、腐蚀、氧化、变形、鼓包等缺陷，其管排间距是否均匀，有无变形、移位现象，对高温段管子的外径和金相应进行定点监测，并计算蠕胀值。检测弯头、穿墙管、烟气走廊及吹灰器附近的管子的磨损情况，必要时割管进行金相和碳化物分析。另外，还要检查固定件、管卡、支吊架，是否有烧坏、脱落、变形、移位、磨损等情况。由于管卡、固定件、支吊架松动，定位块脱落，在运行过程中与管子相互磨擦，时间长久后，容易出现管子磨损爆管。例如某电厂锅炉固定件与过热器管屏间的连接焊缝在运行过程中烧裂，管屏发生振动，固定件与管子发生磨擦，使管壁磨损减薄，强度降低而发生爆管。
(四) 锅炉范围内管道的检验
锅炉外管道如发生爆管将严重威胁运行人员的安全，对主蒸汽管、导汽管、再热蒸汽管、给水管、旁路管等管道主要检验是否有腐蚀、裂纹等缺陷，对弯管进行测厚和无损探伤检查，另外还要进行以下检测：
1、主蒸汽和再热蒸汽管道要重点监视弯头的外弧侧表面的微裂纹，外表面的高应力区促进高温蠕变的发展，容易形成蠕变孔洞
或蠕变裂纹而发生损坏，所以应进行硬度、蠕变裂纹和金相检查。
2、对于运行1 O万小时以后的主蒸汽管道、再热蒸汽管道的支吊架应进行全面检查和调整，必要时还应进行应力核算。
3、对于过热器出口集箱、集汽集箱、主蒸汽管道引出的容易引起汽水两相流的疏水、空气等管道，应重点检查其与母管相连的角焊缝、母管开孔周围、弯头等部位，其管道、弯头、三通和阀门，运行1 0万小时后应结合检修进行更换。

图3：某电厂主蒸汽管道管座角焊缝裂纹图4：某电厂集汽集箱安全阀管座角焊缝裂纹
(五) 锅炉主要承重部件检验
锅炉受热面、集箱、管道等都是通过支吊架、梁、桁架由钢柱来承重，这些主要承重部件一旦失效，后果相当严重。承重部件主要检验大板梁挠度和焊缝，确认大板梁是否有变形，焊缝是否有超标裂纹等超标缺陷，此外还应检查各承力柱及梁的表面是否有腐蚀；吊杆是否受力均匀，有无腐蚀、过热氧化、表明裂纹等现象，吊杆的安全性取决于力的分配及吊杆高温部位的强度是否满足要求，最好使用有承力指示的吊架。吊杆的断裂常发生在具有应力集中特征的螺扣处，因而具有突发性，所以对吊杆的检验应引起重视。
五、结束语
现代电站锅炉不断向大容量、高参数发展，锅炉结构更加复杂，而原先已经投运的锅炉，随着运行时间的增加，在检验过程中遇到的问题也越来越多。作为检验人员，通过定期检验，发现电站锅炉在运行过程中产生的缺陷及安全隐患和使用管理方面的问题，不断解决检验工作中遇到的难题，消除事故隐患，保证锅炉安全运行，确保电网的安全。以上对电站锅炉定期检验工作中有关问题的探讨，希望对今后的检验工作有所借鉴。