35t/h 電站鍋爐鍋筒再循環管孔裂紋產生原因及其處理

肖寧強 高劍

（南京市鍋爐壓力容器檢驗研究院 江蘇南京 210012）

1 引言

某公司自備電廠共有2 臺35t/h 鍋爐，主要為汽輪發電機組供給蒸汽，部分提供生產用蒸汽。鍋筒材質為20g，壁厚為46mm。對該廠的1#、2#爐的定期檢驗中，發現1#、2#鍋爐再循環管孔鍋筒水側邊緣周向裂紋（如圖1、圖2 所示），（最長一條，長度15mm，深度35mm）。依據《鍋爐定期檢驗規則》，鍋爐必須停止運行，進行處理。

圖1 1#鍋爐再循環管孔 （未著色探傷前）

圖2 2#鍋爐再循環管孔（未著色探傷前）

2 鍋筒再循環管孔裂紋產生原因分析

2.1 1#、2#鍋爐同時兼顧供熱及發電，鍋爐的生產運行受外在因素制約較大，運行方式特殊，啟停頻繁。鍋筒產生疲勞應力，產生裂紋。

2.2 鍋爐水處理不當的影響。鍋爐用水是處理后的軟水。經內部檢驗發現鍋筒水側存在腐蝕凹坑，水處理不達標，也間接導致了裂紋的產生與加速。

3 鍋筒再循環管孔裂紋的處理

3.1 缺陷的確定

根據目視檢驗發現的裂紋情況，采用著色探傷（圖3、圖4）的檢驗方式，確定裂紋具體形式，埋藏深度以及長度、數量，進行確認，并做好缺陷的記錄。

圖3 1#鍋爐再循環管孔 （著色探傷后）

圖4 2#鍋爐再循環管孔（著色探傷后）

3.2 裂紋的清除

依據DL/T734-2000《火力發電廠鍋爐汽包焊接修復技術導則》，“清除缺陷宜采用機械方法，也可以采用碳弧氣刨，但不允許使用氣割方法”。因此采用機械打磨的方式將裂紋消除。

3.3 裂紋清除的確認

裂紋在打磨清除的過程中，應進行確認。用著色探傷的方法進行確認，直至缺陷打磨消除干凈（圖5、圖6）。

圖5 1#鍋爐再循環管孔 （裂紋消除后）

圖6 2#鍋爐再循環管孔（裂紋消除后）

3.4 缺陷的處理

根據DL/T440-2004《在役電站鍋爐汽包的檢驗及評定規程》8.1 條，“缺陷評定結果為以下情況之一者，應盡快清除缺陷后用焊接方法進行修復處理。局部表面缺陷打磨消除后，經強度校核不滿足強度設計要求的部位”，因此采取焊接修理方法。焊接方法選擇手工電弧焊進行修理，其內容如下：

3.4.1 焊接準備

3.4.1.1 焊接設備的選用

焊接設備應完好，選用直流電焊機，采取直流反接方式，以保證焊接質量。

3.4.1.2 焊接材料的選用

焊接材料的質量應符合GB/T5117《碳鋼焊條》或有關標準的規定，選用J507 低氫型焊條，焊條直徑為Φ4mm。焊條使用前與烘箱內經300℃烘焙1 h～2h，放置在100℃～150℃的保溫筒內，隨取隨用。

3.4.2 焊接工藝

3.4.2.1 焊前余熱

根據鍋筒再循環管孔的結構型式，為保證堆焊焊接質量，需要在焊接前進行預熱處理，焊前預熱方式采取局部預熱的方式，預熱溫度為150℃。

3.4.2.2 焊條的規范參數

施焊時，焊條擺動的寬度應不大于焊條直徑的2 倍，厚度不大于焊條直徑加lmm。

3.4.2.3 焊接時采用多層多道焊，各層焊縫接頭應錯開，以減少焊接殘余應力。每層（道）焊接完成，必須清理干凈藥渣，檢查無焊接缺陷（裂紋、夾渣、氣孔、焊瘤等），并確認后才能進入下道工序。

3.4.3 焊后熱處理

《鍋爐安全技術監察規程》規定，碳素鋼受壓元件，壁厚大于30mm 的對接接頭或內燃鍋爐筒體或管板的壁厚大于20mm 的T形接頭，應當進行焊后熱處理。

依據DL/T734-2000，熱處理溫度為550℃～600℃，恒溫時間由壁厚確定，按每1mm 恒溫3min 計，但不得少于4h，加熱和冷卻速度按每分鐘1.0℃～1.5℃控制。

3.5 焊接質量檢查

為保證堆焊質量，焊接完畢需要對堆焊區進行質量檢查。

3.5.1 外觀檢查

焊接過程中，每層（道）焊縫焊接完畢，均要對焊層進行外觀檢查，以確認焊縫的外觀質量（圖7、圖8）。外觀檢查質量要求是：焊縫表面無焊接缺陷，如：氣孔、夾渣、焊瘤、表面未熔合等。

圖7 1#鍋爐再循環管孔 （堆焊完成后）

圖8 2#鍋爐再循環管孔（堆焊完成后）

3.5.2 無損探傷

熱處理完成以后，對堆焊區及時進行無損探傷檢驗，探傷方法是：

3.5.2.1 依據《蒸汽鍋爐安全技術監察規程》，“采用堆焊修理鍋筒（鍋殼），堆焊后應進行滲透探傷或磁粉探傷”。對堆焊區表面進行100%著色探傷。

3.5.2.2 為保證堆焊區焊接質量，增加對堆焊區進行100%超聲波探傷，探傷標準執行JB/T4730.3-2005《承壓設備無損檢測》的規定。

3.5.3 硬度測定

著色及超聲波探傷合格后，對堆焊層表面進行硬度測定，硬度測定的合格標準依據DL/T440-2004《在役電站鍋爐汽包的檢驗、評定及處理規程》，“熱處理后焊縫及熱影響區金屬的布氏硬度（HB）不應超過母材的布氏硬度值加100，且不大于300”。

3.5.4 水壓試驗

依據《鍋爐定期檢驗規則》，受壓元件經重大修理或改造后，必須進行水壓試驗。

3.6 對焊工及無損檢測人員的要求

焊工必須持有效的鍋爐壓力容器焊接合格證書，并有相應的施焊部位的焊接合格項目，方可施焊。

無損檢測人員必須持有有效的無損檢測人員資格合格證。

實際施焊前，施焊人員應按照“焊接工藝指導書”的要求，進行模擬焊接，模擬焊接合格后，方可進行正式施焊。

4 結語

通過對裂紋產生的原因分析和處理，不僅可以預防鍋筒管孔缺陷的產生，而且采用手工電弧焊對鍋筒管孔等缺陷進行堆焊修復原狀是一種切實可行的方法。

[1]國質監局鍋發[1999]202 號,鍋爐定期檢驗規則.

[2]DL/T440-2004 在役電站鍋爐汽包的檢驗及評定規程.

[3]JB/T4730-2005 承壓設備無損檢測.

[4]鍋爐安全技術監察規程TSG G0001-2012.

[5]DL/T734-2000 火力發電廠鍋爐汽包焊接修復技術導則.