工業鍋爐省煤器制造中水壓試驗的探討

摘 要：根據鍋爐水壓試驗的相關法規標準，對工業鍋爐省煤器制造過程中的水壓試驗進行探討，對現有鍋爐水壓試驗相關法規標準的不足提出意見和建議，指導制造廠對工業鍋爐省煤器的水壓試驗。

關鍵詞：水壓試驗；壓力；省煤器；工業鍋爐

引言

為了實現“十二五”高耗能特種設備節能發展規劃，對鍋爐等高能耗設備的節能降耗顯得日益緊迫。隨著TSG G0002-2010 《鍋爐節能技術監督管理規程》和質檢特函〔2012〕39號文的實施，工業鍋爐尾部未加裝煙氣余熱回收裝置的使用單位，其鍋爐的能效指標難以達到TSG G0002-2010的要求。而省煤器作為一種煙氣余熱回收裝置，廣泛應用在工業鍋爐的尾部煙道中，以降低排煙溫度，減少排煙損失。省煤器屬于工業鍋爐的主要承壓附件，其制造質量直接影響鍋爐的安全、經濟運行。本文通過分析現有法規標準，對工業鍋爐省煤器制造監督檢驗（以下簡稱監檢）過程中的水壓試驗相關問題進行探討。

1 水壓試驗的作用

水壓試驗是鍋爐及其主要承壓附件制造過程中重要的一道工序，是檢驗受壓元件的強度及嚴密性的一個重要手段，是特種承壓設備制造中的一道重要工序。其主要目的有：1）檢驗受壓部件及其焊縫、脹口、密封面、法蘭（或螺栓）等連接處及金屬表面有無滲漏，是否嚴密。2）檢驗受壓部件的耐壓強度，在試驗壓力下是否產生肉眼可見的塑性變形。3）改變受壓部件應力分布和改善缺陷處應力狀況，發現和消除缺陷。

2 水壓試驗壓力的確定

目前于工業鍋爐省煤器普遍由多組螺旋肋片管與U型彎管焊接組成，圖紙設計考慮鍋爐啟動時對省煤器的保護一般會加裝出水旁路，即省煤器可不參與鍋爐運行，單獨進行爐外循環。該類工業鍋爐省煤器按材料分類屬于鋼管省煤器，按現場安裝屬于可分式省煤器。1996年版的《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》第207條中提到可分式省煤器的水壓試驗壓力為1.25P+0.5MPa，而JB/T 1612-1994 《鍋爐水壓試驗技術條件》中提到鋼管省煤器水壓試驗壓力為1.5P。這導致這種類型的省煤器按不同的標準有不同的水壓試驗壓力，有些制造廠按1.5倍省煤器的設計壓力進行水壓試驗，有些制造廠按1.25P+0.5MPa的壓力進行水壓試驗。新頒布的TSG G0001-2012 《鍋爐安全技術監察規程》第4.5.6.2中提到，鑄鐵省煤器的水壓試驗壓力為1.5倍省煤器的工作壓力。參考國外ASME有關標準，其鍋爐及其他主要受壓元件的水壓試驗壓力均為最高允許工作壓力的1.5倍。由此筆者建議，省煤器單獨做水壓試驗時，不管是鑄鐵式還是鋼管式，都按其設計壓力的1.5倍進行。

3 水壓試驗中遇到的問題及分析

省煤器水壓試驗前的準備工作、水壓試驗中的操作以及合格標準應與鍋爐本體一致，可參考相關法規標準，本文不再贅述。筆者就鍋爐制造廠制造的省煤器進行監檢時發現的一些問題進行探討，分析總結如下：

3.1 水壓試驗壓力表的選擇

JB/T 1612-1994中提到水壓試驗時應裝設兩只經定期校驗合格的壓力表，量程為試驗壓力的1.5到3倍，最好兩倍。筆者在一次去制造廠監檢時發現，該廠用于省煤器水壓試驗的兩只壓力表均滿足量程和精度要求，且在有效期內，但兩只表的量程不一致。由于鍋爐有關水壓試驗的相關法規標準沒有要求兩只壓力表量程一致，沒有要求兩只壓力表的量程要一致，也沒有要求壓力表的表盤直徑。以至于在筆者提出此問題的時候，現場作業人員有不同的看法。參考容器相關標準，如GB 150-2011《壓力容器》就明確提出，耐壓試驗如采用壓力表測量試驗壓力，則應使用兩個量程相同的、并經檢定合格的壓力表，表盤直徑不小于100mm。因此，建議制造廠在對省煤器和其他設備在制造過程中進行水壓試驗時，選取兩個量程一致、精度滿足要求并在檢驗有效期內的壓力表，表盤直徑不小于100mm。

3.2 壓力表的安裝位置

筆者在一次監檢時發現現場作業人員將其中一個壓力表裝在最高處，而另一個壓力表裝在底部注水口，兩只壓力表并沒有都在最高處。另外一次是用于連接壓力表的彎管彎角太大，使壓力表低于省煤器最高點。查閱鍋爐有關水壓試驗的法規標準，均沒有對壓力表的安裝位置提出明確要求。而參考GB 150-2011《壓力容器》，其中提到，試驗用壓力表應安裝在被試驗容器安裝位置的頂部。這是因為壓力容器的壓力是以其頂部的壓力為基準的，不考慮流體靜液柱壓強的影響。筆者認為參考壓力容器，鍋爐及其其受壓元件在水壓試驗時壓力表的安裝位置應設在設備的最高處。

3.3 試驗時省煤器內部氣體未排凈

一方面為了趕進度，對于省煤器等附屬小設備的制造質量重視程度不夠，另一方面由于省煤器主要由多組蛇形彎管組成，在做水壓試驗的時候，試壓泵的水流量大，導致在試壓時省煤器內部氣體未排凈。因為空氣具有很大的可壓縮性，如果水壓試驗時設備內有空氣，升壓會比較困難，會使壓力的上升或下降具有較大的遲滯性，并且保壓過程中壓力可能會下降，進而影響試驗結果的準確性。此外，如果泄漏量小并且泄漏的部位剛好殘留有空氣，沒有滴水，很難發現該處的缺陷。因此在設備水壓試驗時，應先給設備注水，并且水是從設備底部緩慢注入，打開設備頂部安裝壓力表的位置排氣，待設備內的空氣排完再加裝壓力表。

3.4 升降壓速率過快

省煤器由多組蛇形管排列組成，容積相對比較小，在水壓試驗操作過程中，若采用電動流量大的試壓泵，如果設計壓力是1.6MPa的省煤器，3分鐘就能升到設計壓力，保壓后2.5分鐘升至試驗壓力2.4MPa，升壓速度快。升壓過快一方面不利于省煤器內空氣的排凈，另一方面容易產生水擊現象，產生局部應變過大而影響設備的強度和安全。而現有鍋爐和壓力容器的水壓試驗有關法規標準中，對升壓速率只有定性的要求，即只提出緩慢升降壓，具體速率多少才算緩慢，沒有定量。參考《鍋爐定期檢驗規則》對水壓試驗時升降壓過程要求比較詳細，如“緩慢升壓至工作壓力，升壓速率不超過每分鐘0.5MPa”；“緩慢升壓至工作壓力，升壓速率不超過每分鐘0.5MPa”；“緩慢降壓至工作壓力，降壓速率不超過每分鐘0.5MPa”。考慮到省煤器容積小，建議制造廠參考《鍋爐定期檢驗規則》有關水壓試驗的要求對省煤器等小容積設備進行水壓試驗，可以幾臺參數相同的設備串聯在一起同時試壓，這樣可以防止試壓過程中升降壓速度過快，同時提高效率。對于數量比較少經常單臺設備試壓的，可以采用手動試壓泵進行升降壓。

4 總結

省煤器在制造廠內的水壓試驗是對設備出廠前的一種驗證性綜合檢查，一個合理的水壓試驗方法、試驗操作將有助于設備的安全使用和長久壽命。不僅制造廠要制定詳細可行的水壓試驗方案，相關部門也盡快制定相關的法規標準，規范制造廠水壓試驗的相關工藝和檢驗管理。

參考文獻

[1]TSG G0002-2010 鍋爐節能技術監督管理規程

[2]蒸汽鍋爐安全技術監察規程

[3]TSG G0001-2012 鍋爐安全技術監察規程

[4]JB/T 1612-1994 鍋爐水壓試驗技術條件

[5]GB 150-2011 壓力容器

作者簡介：黃榮海（1985-），男，廣東連州，碩士研究生，從事特種承壓設備檢驗、鍋爐能效測試。