電站單筒式除氧器熱處理問題的探討

袁承春

（哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

1 概 述

單筒式除氧器是火電發(fā)電廠或核電廠大型輔機(jī)容器。某公司從本世紀(jì)初引進(jìn)國外技術(shù)，開始設(shè)計(jì)和制造300MW～1000MW 大容量亞臨界、超臨界、超超臨界機(jī)組的單筒式除氧器。在不改變設(shè)備除氧性能的前提下，單筒式除氧器將以往的除氧器（又稱除氧頭）和水箱兩部分組成的除氧設(shè)備合二為一，又稱為內(nèi)置式、一體化、一體式、單筒式除氧器（以下簡稱除氧器）。該公司每年生產(chǎn)除氧器約10余臺(tái)。由于一直按照《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》［1］進(jìn)行制造，對板厚δn≥30mm的低碳鋼和板厚δn≥26mm的16MnR鋼除氧器，均按規(guī)定進(jìn)行筒體的焊后熱處理，消耗了可觀的能源和制造費(fèi)用。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要技術(shù)參數(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

以某熱電廠2×350MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的除氧器為例，由筒身、封頭、人孔接管、噴嘴接管、給水母管、排氣接管、支座、內(nèi)外預(yù)焊件、內(nèi)件等組焊而成的大型臥式容器，見圖1所示。

圖1 除氧器結(jié)構(gòu)示意簡圖

2.2 技術(shù)參數(shù)

除氧器的主要技術(shù)參數(shù)，見表1所示。

表1 除氧器技術(shù)參數(shù)

3 除氧器的熱處理

除氧器是該公司制造過的體積和尺寸最大的壓力容器。除氧器的整體熱處理在其重型容器分廠內(nèi)32m×4.5m×5m的大型天然氣熱處理爐內(nèi)進(jìn)行；對于一部分總長大于32m的大型除氧器，還需要分兩大段分別進(jìn)爐熱處理，然后進(jìn)行合攏，并用加熱方法對總裝環(huán)縫進(jìn)行局部熱處理。

3.1 除氧器熱處理的標(biāo)準(zhǔn)

目前，涉及除氧器焊后熱處理的標(biāo)準(zhǔn)大致有5種：（1）按《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》

作為原中華人民共和國能源部、機(jī)械電子工業(yè)部能源安保文件，該標(biāo)準(zhǔn)適用于火力發(fā)電廠單機(jī)容量為25MW～600MW機(jī)組。除氧器結(jié)構(gòu)形式見圖2。

圖2 壓力式除氧器結(jié)構(gòu)形式

該標(biāo)準(zhǔn)第3.4.1條規(guī)定：除氧器受壓部件名義厚度δn≥30mm的低碳鋼焊接接頭和名義厚度δn≥26mm的16MnR鋼焊接接頭，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。

（2）按DL／T869－2004《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》

作為中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力行業(yè)設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢修火力發(fā)電設(shè)備的鍋爐、壓力容器、壓力管道、鋼結(jié)構(gòu)和在受壓元件上焊接非受壓元件的焊接要求，以及主、輔機(jī)本體和轉(zhuǎn)動(dòng)部件的焊接修復(fù)工作的要求；該標(biāo)準(zhǔn)可作為電力工程所涉及的業(yè)主、監(jiān)理、施工單位等各方均認(rèn)可的焊接技術(shù)要求使用［2］。

該標(biāo)準(zhǔn)第5.4.3條規(guī)定：壁厚大于32mm的碳素鋼容器和壁厚大于28mm的普通低合金鋼容器（A類II級(jí)鋼），對焊接接頭應(yīng)該進(jìn)行焊后熱處理。

（3）按JB／T10325－2002《鍋爐除氧器技術(shù)條件》

作為中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)以《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《鋼制壓力容器》、《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，結(jié)合除氧器經(jīng)構(gòu)特點(diǎn)起草制定的［3］，適用于火電及核電單機(jī)容量不大于1000MW的機(jī)組。除氧器結(jié)構(gòu)和外形見圖3。

圖3 除氧器的結(jié)構(gòu)形式

該標(biāo)準(zhǔn)第8.3.1.1條規(guī)定：鋼材厚度δS＞32mm的低碳鋼焊接接頭（如焊前預(yù)熱100℃以上時(shí)，厚度大于38mm）和鋼材厚度δS＞30mm的16MnR鋼焊接接頭（如焊前預(yù)熱100℃以上時(shí)，厚度大于34mm），應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。

（4）按GB150－1998《鋼制壓力容器》

作為中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)第10.4.1.1條規(guī)定：碳素鋼鋼材厚度δS＞32mm（如焊前預(yù)熱100℃以上時(shí)，厚度大于38mm）和16MnR鋼材厚度δS＞30mm（如焊前預(yù)熱100℃以上時(shí)，厚度大于34mm），應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理［4］。

（5）按《引進(jìn)型單筒式除氧器技術(shù)條件》

作為某公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)引進(jìn)的單筒式除氧器技術(shù)要求、《鋼制壓力容器》、《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》、《鍋爐除氧器技術(shù)條件》制定的，適用于300MW、600MW除氧器的制造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收。

該企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并沒有明確寫明除氧器焊后熱處理應(yīng)遵守的厚度界限和要求，不能起到指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。

上述有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在除氧器焊后熱處理上的差異，見表2所示。

表2 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在焊后熱處理要求上的差異 mm

可見，有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在除氧器焊后熱處理上的要求相差無幾，但又各不相同，難以統(tǒng)一執(zhí)行。

按照20年前頒布的《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》，壁厚為26mm的Q345R除氧器需進(jìn)行整體熱處理；除此之外，按照最新頒布的《鍋爐除氧器技術(shù)條件》或《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》，壁厚為26mm的Q345R除氧器不需要進(jìn)行整體熱處理。

3.2 除氧器熱處理的兩種意見

在除氧器的熱處理問題上，目前存在著截然相反的兩種不同意見。

3.2.1 有些意見認(rèn)為應(yīng)當(dāng)執(zhí)行《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》有關(guān)焊后熱處理的規(guī)定，理由是：

（1）《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》并沒有被明文取代或廢止，仍是有效文件。

（2）《鍋爐除氧器技術(shù)條件》是推薦標(biāo)準(zhǔn)，適用于除氧器殼體上無大量接管的結(jié)構(gòu)，如從國外引進(jìn)的除氧器，在其外殼上分布有眾多的噴嘴接管等，殘余應(yīng)力大，需要進(jìn)行焊后熱處理，以消除應(yīng)力。

（3）在《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》和《鍋爐除氧器技術(shù)條件》并存的情況下，要“按最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行”。

（4）按用戶的要求執(zhí)行某標(biāo)準(zhǔn)。

（5）選擇執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)方應(yīng)考慮的問題。

3.2.2 也有意見認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)執(zhí)行《鍋爐除氧器技術(shù)條件》或《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》有關(guān)焊后熱處理的規(guī)定，理由是：

（1）《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》雖然沒有被明文取代或廢止，但該標(biāo)準(zhǔn)并不包括當(dāng)前最新的單筒式除氧器結(jié)構(gòu)形式，也沒有反映《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《鋼制壓力容器》國家標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，20多年來沒有補(bǔ)遺或修改完善。所以該標(biāo)準(zhǔn)已不太適用。

（2）《鍋爐除氧器技術(shù)條件》雖然是推薦標(biāo)準(zhǔn)，但它是機(jī)械工業(yè)部制定的新標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)以《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》、《鋼制壓力容器》、《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》等標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并結(jié)合除氧器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)起草制定的。它在《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》的兩種除氧器結(jié)構(gòu)形式基礎(chǔ)上，新增了目前常用的單筒式除氧器結(jié)構(gòu)形式，反映了當(dāng)前的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)水平，是最適合當(dāng)前狀況的專項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）關(guān)于《鍋爐除氧器技術(shù)條件》的使用，認(rèn)為僅適用于除氧器的殼體上沒有大量接管的結(jié)構(gòu)，不適用于除氧器外殼上分布有較多的噴嘴接管等結(jié)構(gòu)，沒有科學(xué)論證和事實(shí)依據(jù)，不能令人信服。

（4）在《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》和《鍋爐除氧器技術(shù)條件》新舊標(biāo)準(zhǔn)并存的情況下，如按最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)（即舊標(biāo)準(zhǔn)）要求執(zhí)行，屬于設(shè)計(jì)理念的錯(cuò)誤。社會(huì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步，新材料、新技術(shù)的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)在不斷更新，技術(shù)要求并不能僅以“嚴(yán)”選擇。

（5）2004年頒布的《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》、2002年頒布的《鍋爐除氧器技術(shù)條件》等新標(biāo)準(zhǔn)，都是有效文件、與1991年頒布的《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》相比，放寬了除氧器焊后熱處理要求，意味著科技在進(jìn)步。

3.3 除氧器熱處理的經(jīng)濟(jì)分析

目前，除氧器常采用壁厚28～32mm的Q245R、低碳鋼和壁厚為26～30mm的Q345R等材料制成，如果按《鍋爐除氧器技術(shù)條件》或《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》新標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，則以往按《電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定》，至少80%以上的除氧器都可免除焊后熱處理。因此，可以明顯降低除氧器的制造成本。

4 結(jié) 語

綜上所述，通過對除氧器焊后熱處理問題的探討，揭示了目前我國在除氧器熱處理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上的不一致。為提高我國電站除氧器制造技術(shù)水平，有關(guān)主管部門應(yīng)盡快修訂相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對焊后熱處理等問題上的差異進(jìn)行統(tǒng)一和規(guī)范，使技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范真正有效地指導(dǎo)生產(chǎn)。制造企業(yè)正確選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，能使除氧器的設(shè)計(jì)和制造工藝更加合理。

［1］中華人民共和國能源部，機(jī)械電子工業(yè)部能源安保［1991］709號(hào)文件.電站壓力式除氧器安全技術(shù)規(guī)定［S］.1991.

［2］DL／T869－2004，火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］JB／T10325－2002，鍋爐除氧器技術(shù)條件 ［S］.

［4］GB150－1998，鋼制壓力容器［S］.