工業(yè)鍋爐省煤器制造中水壓試驗的探討

摘 要：根據(jù)鍋爐水壓試驗的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對工業(yè)鍋爐省煤器制造過程中的水壓試驗進(jìn)行探討，對現(xiàn)有鍋爐水壓試驗相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的不足提出意見和建議，指導(dǎo)制造廠對工業(yè)鍋爐省煤器的水壓試驗。

關(guān)鍵詞：水壓試驗；壓力；省煤器；工業(yè)鍋爐

引言

為了實現(xiàn)“十二五”高耗能特種設(shè)備節(jié)能發(fā)展規(guī)劃，對鍋爐等高能耗設(shè)備的節(jié)能降耗顯得日益緊迫。隨著TSG G0002-2010 《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》和質(zhì)檢特函〔2012〕39號文的實施，工業(yè)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(biāo)難以達(dá)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(yīng)用在工業(yè)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(yè)鍋爐的主要承壓附件，其制造質(zhì)量直接影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運行。本文通過分析現(xiàn)有法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，對工業(yè)鍋爐省煤器制造監(jiān)督檢驗（以下簡稱監(jiān)檢）過程中的水壓試驗相關(guān)問題進(jìn)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(yán)密性的一個重要手段，是特種承壓設(shè)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(yán)密。2）檢驗受壓部件的耐壓強度，在試驗壓力下是否產(chǎn)生肉眼可見的塑性變形。3）改變受壓部件應(yīng)力分布和改善缺陷處應(yīng)力狀況，發(fā)現(xiàn)和消除缺陷。

2 水壓試驗壓力的確定

目前于工業(yè)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(shè)計考慮鍋爐啟動時對省煤器的保護(hù)一般會加裝出水旁路，即省煤器可不參與鍋爐運行，單獨進(jìn)行爐外循環(huán)。該類工業(yè)鍋爐省煤器按材料分類屬于鋼管省煤器，按現(xiàn)場安裝屬于可分式省煤器。1996年版的《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)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(shù)條件》中提到鋼管省煤器水壓試驗壓力為1.5P。這導(dǎo)致這種類型的省煤器按不同的標(biāo)準(zhǔn)有不同的水壓試驗壓力，有些制造廠按1.5倍省煤器的設(shè)計壓力進(jìn)行水壓試驗，有些制造廠按1.25P+0.5MPa的壓力進(jìn)行水壓試驗。新頒布的TSG G0001-2012 《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)計壓力的1.5倍進(jìn)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(zhǔn)備工作、水壓試驗中的操作以及合格標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與鍋爐本體一致，可參考相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，本文不再贅述。筆者就鍋爐制造廠制造的省煤器進(jìn)行監(jiān)檢時發(fā)現(xiàn)的一些問題進(jìn)行探討，分析總結(jié)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(yīng)裝設(shè)兩只經(jīng)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(jiān)檢時發(fā)現(xiàn)，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(nèi)，但兩只表的量程不一致。由于鍋爐有關(guān)水壓試驗的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)場作業(yè)人員有不同的看法。參考容器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)使用兩個量程相同的、并經(jīng)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(shè)備在制造過程中進(jìn)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(nèi)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(jiān)檢時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)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(guān)水壓試驗的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(zhǔn)的，不考慮流體靜液柱壓強的影響。筆者認(rèn)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(yīng)設(shè)在設(shè)備的最高處。

3.3 試驗時省煤器內(nèi)部氣體未排凈

一方面為了趕進(jìn)度，對于省煤器等附屬小設(shè)備的制造質(zhì)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(dǎo)致在試壓時省煤器內(nèi)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(shè)備內(nèi)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(jìn)而影響試驗結(jié)果的準(zhǔn)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(fā)現(xiàn)該處的缺陷。因此在設(shè)備水壓試驗時，應(yīng)先給設(shè)備注水，并且水是從設(shè)備底部緩慢注入，打開設(shè)備頂部安裝壓力表的位置排氣，待設(shè)備內(nèi)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(shè)計壓力是1.6MPa的省煤器，3分鐘就能升到設(shè)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(nèi)空氣的排凈，另一方面容易產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，產(chǎn)生局部應(yīng)變過大而影響設(shè)備的強度和安全。而現(xiàn)有鍋爐和壓力容器的水壓試驗有關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)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(guī)則》對水壓試驗時升降壓過程要求比較詳細(xì)，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”?？紤]到省煤器容積小，建議制造廠參考《鍋爐定期檢驗規(guī)則》有關(guān)水壓試驗的要求對省煤器等小容積設(shè)備進(jìn)行水壓試驗，可以幾臺參數(shù)相同的設(shè)備串聯(lián)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(shù)量比較少經(jīng)常單臺設(shè)備試壓的，可以采用手動試壓泵進(jìn)行升降壓。

4 總結(jié)

省煤器在制造廠內(nèi)的水壓試驗是對設(shè)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(shè)備的安全使用和長久壽命。不僅制造廠要制定詳細(xì)可行的水壓試驗方案，相關(guān)部門也盡快制定相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范制造廠水壓試驗的相關(guān)工藝和檢驗管理。

參考文獻(xiàn)

[1]TSG G0002-2010 鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程

[2]蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

[3]TSG G0001-2012 鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程

[4]JB/T 1612-1994 鍋爐水壓試驗技術(shù)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(shè)備檢驗、鍋爐能效測試。