超臨界鍋爐機(jī)組配套高壓加熱器專用檢驗(yàn)方案

摘要：隨著近年來(lái)超臨界鍋爐大批量建設(shè)，與其配套的高壓加熱器數(shù)量增多，原有的作業(yè)指導(dǎo)文件不能滿足檢驗(yàn)要求，為了保證檢驗(yàn)工作質(zhì)量，根據(jù)《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSG21-2016要求，結(jié)合高壓加熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用工況，特制定高壓加熱器專項(xiàng)檢驗(yàn)細(xì)則。

關(guān)鍵詞：高壓加熱器 宏觀檢驗(yàn) 測(cè)厚 表面無(wú)損檢測(cè) 耐壓試驗(yàn)

一、設(shè)備簡(jiǎn)介

1.結(jié)構(gòu)：超臨界鍋爐高壓加熱器是利用汽輪機(jī)的抽汽來(lái)加熱鍋爐給水，達(dá)到鍋爐所需給水溫度的回?zé)嵯到y(tǒng)中的重要設(shè)備。它的主要結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）分為半球形小開(kāi)口水室、過(guò)熱蒸汽冷卻段、蒸汽凝結(jié)段、疏水冷卻段四部分。

2.原理：過(guò)熱蒸汽冷卻段是過(guò)熱蒸汽與給水進(jìn)行熱交換，蒸汽凝結(jié)段是飽和蒸汽及汽化潛熱與給水進(jìn)行熱交換，疏水冷卻段是疏水與給水進(jìn)行熱交換。

二、損傷破壞機(jī)理分析

根據(jù)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行狀況分析，疏水含氧，蒸汽、給水、疏水流速快，部分結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力集中等因素，主要損傷機(jī)理為均勻氧腐蝕、局部沖刷減薄、應(yīng)力開(kāi)裂等。

1.殼體：內(nèi)表面均勻腐蝕（氧腐蝕），沖刷減薄，停車檢修期間內(nèi)外表面點(diǎn)狀腐蝕（氧腐蝕）。

2.U形管：內(nèi)表面沖刷減薄，外表面沖刷減薄、均勻腐蝕（氧腐蝕）。

3.管板：水室側(cè)沖刷減薄，換熱側(cè)沖刷減薄、均勻腐蝕（氧腐蝕）、孔橋開(kāi)裂。

4.球形封頭：內(nèi)表面沖刷減薄，停車檢修期間外表面點(diǎn)狀腐蝕（氧腐蝕）。

5.內(nèi)件、防沖板、保護(hù)環(huán)、隔板、端板、包殼板等均勻腐蝕（氧腐蝕）、沖刷減薄、振動(dòng)破壞、變形、角焊縫開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致U型管與管板連接脹口、焊口開(kāi)裂。

6.應(yīng)力集中部位：

（1）殼體與管板連接處全焊透角接結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)根部開(kāi)裂，外側(cè)堆焊層表面裂紋；

（2）給水進(jìn)出口、蒸汽進(jìn)口、疏水進(jìn)出口、人孔接管、安全閥、壓力表、排氣閥、鞍形支座補(bǔ)強(qiáng)板等角焊縫表面開(kāi)裂；

（3）錯(cuò)邊量、棱角度、咬邊等制造超標(biāo)缺陷，產(chǎn)生表面裂紋；

（4）焊縫及布置不合理、開(kāi)孔位置不合理、丁字焊縫等部位產(chǎn)生表面裂紋。

7.分流隔板：沖刷減薄、變形、折邊角焊縫開(kāi)裂、與管板連接處角焊縫開(kāi)裂、與活套筒連接處角焊縫開(kāi)裂。

三、資料審查

設(shè)計(jì)資料：設(shè)計(jì)依據(jù)或方法、設(shè)計(jì)參數(shù)、工作參數(shù)、強(qiáng)度計(jì)算書或應(yīng)力分析報(bào)告、耐壓試驗(yàn)要求等；制造資料：制造返修部位、制造缺陷部位等；運(yùn)行資料：運(yùn)行記錄，停車記錄，維修、檢修記錄，年度檢查報(bào)告，上次定期檢驗(yàn)報(bào)告等。

四、宏觀檢驗(yàn)方案

根據(jù)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，除球形封頭內(nèi)部給水進(jìn)口側(cè)可以從人孔進(jìn)入外，殼體部分無(wú)法進(jìn)入內(nèi)部宏觀檢查，故殼體內(nèi)部的腐蝕、沖刷、減薄情況，只能通過(guò)外部檢測(cè)來(lái)判斷，因此首次定期檢驗(yàn)時(shí)必須拆除殼體全部保溫層（拆除前應(yīng)檢查保溫層破損、脫落、潮濕等情況），并拆除給水出口、蒸汽進(jìn)口、疏水管進(jìn)出口閥門。定期檢驗(yàn)時(shí)可根據(jù)首次檢驗(yàn)及使用狀況，在滿足檢驗(yàn)要求的情況下局部拆除保溫層。

1.容器外表面宏觀檢驗(yàn)

（1）目測(cè)檢驗(yàn)：銘牌和標(biāo)志；外表面的均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕；殼體、封頭、DN250mm以上的接管及其焊縫是否存在泄漏、鼓包、變形、機(jī)械接觸損傷、工卡具焊跡、電弧灼傷；支座或基礎(chǔ)是否存在下沉、傾斜、開(kāi)裂；鞍式支座是否設(shè)置膨脹孔且能自由伸縮。

（2）目測(cè)封頭外部：型式是否符合GB150要求，是否存在交叉拼接焊縫，直邊部位是否存在縱向皺折（首次檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行）。

（3）目測(cè)殼體A、B類焊縫的布置及型式、封頭與筒體的連接形式、開(kāi)孔位置及補(bǔ)強(qiáng)、排放（排水、排污）裝置的設(shè)置等是否存在不合理結(jié)構(gòu)（首次檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行）。

（4）目測(cè)A、B類焊縫的對(duì)口錯(cuò)邊量、棱角度、咬邊、余高等是否存在制造超標(biāo)缺陷，用直尺、焊規(guī)尺、等高試塊、取形規(guī)加模板等工具測(cè)量，并記錄缺陷最大數(shù)值（首次檢驗(yàn)時(shí)進(jìn)行）。

2.容器內(nèi)部局部宏觀檢驗(yàn)

通過(guò)給水出口利用內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)：分流隔板沖刷情況；分流隔板與管板、套管連接處及折邊處角焊縫是否存在開(kāi)裂；給水出口處管板沖刷情況；U形管脹口角焊縫是否存在開(kāi)裂。

通過(guò)蒸汽進(jìn)口利用內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)：防沖板沖刷、變形情況；部分U形管外表面沖刷情況。

通過(guò)疏水出口利用內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)：尾部防沖板沖刷、變形情況；橢圓形封頭內(nèi)表面及部分殼體內(nèi)表面的均勻腐蝕及沖刷情況。

通過(guò)疏水進(jìn)口利用內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)：冷凝段部分U形管沖刷、均勻腐蝕情況。

通過(guò)安全閥接管口利用內(nèi)窺鏡檢驗(yàn)：部分U形管外表面沖刷、均勻腐蝕情況。

五、測(cè)厚方案

對(duì)易沖刷部位、均勻腐蝕嚴(yán)重部位、橢圓形封頭折邊部位進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)厚檢驗(yàn)。

1.橢圓形封頭測(cè)厚：直邊部位在00、900、1800、2700每個(gè)部位測(cè)三點(diǎn)；其他部位見(jiàn)測(cè)厚部位布置圖（圖2），在00～900區(qū)域、2700～00區(qū)域內(nèi)分別均勻測(cè)量5個(gè)點(diǎn)，900～1800區(qū)域、1800～2700區(qū)域內(nèi)分別均勻測(cè)量10個(gè)點(diǎn)。

2.殼體測(cè)厚：每帶鋼板在00～900區(qū)域、2700～00區(qū)域內(nèi)分別均勻測(cè)量10個(gè)點(diǎn)，900～1800區(qū)域、1800～2700區(qū)域內(nèi)分別均勻測(cè)量20個(gè)點(diǎn)。如有異常，應(yīng)增加該區(qū)域的測(cè)厚點(diǎn)數(shù)，應(yīng)初步判斷是減薄還是夾層缺陷，如是夾層缺陷應(yīng)查明夾層分布及與表面傾斜度。

3.接管測(cè)厚：應(yīng)對(duì)蒸汽進(jìn)口管、疏水進(jìn)出口管、給水進(jìn)出口管環(huán)向均勻測(cè)量三個(gè)點(diǎn)。

4.水室獨(dú)立分流隔板測(cè)厚：均勻測(cè)量10個(gè)點(diǎn)。

5.水室給水進(jìn)口側(cè)U形管均勻渦流測(cè)厚抽查10%。

六、表面無(wú)損檢測(cè)方案

對(duì)殼體與管板連接的堆焊焊縫及熱影響區(qū)、宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的制造缺陷超標(biāo)部位及熱影響區(qū)、DN250mm以上的接管角焊縫等應(yīng)力集中部位、水室獨(dú)立分流隔板角焊縫部位等進(jìn)行表面無(wú)損檢測(cè)。

1.對(duì)殼體與管板連接的堆焊焊縫及熱影響區(qū)：堆焊焊縫及熱影響區(qū)100%磁粉檢測(cè)。

2.宏觀檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的焊縫布置不合理部位，應(yīng)對(duì)錯(cuò)邊量、棱角度、咬邊、余高等超標(biāo)缺陷部位外表面焊縫及熱影響區(qū)100%磁粉檢測(cè)。

3.所有丁字焊縫外表面從焊縫部位延伸，A類焊縫（包括封頭拼接焊縫）及熱影響區(qū)20%，B類焊縫及熱影響區(qū)兩側(cè)延伸10%磁粉檢測(cè)。

4.對(duì)蒸汽進(jìn)口管外側(cè)、疏水進(jìn)出口管外側(cè)、給水進(jìn)口管（內(nèi)外側(cè)）、給水出口管外側(cè)、排污接管外側(cè)、人孔外側(cè)加強(qiáng)圈、人孔內(nèi)側(cè)、安全閥接管外側(cè)、排氣閥接管外側(cè)等角焊縫進(jìn)行100%滲透檢測(cè)。

5.水室獨(dú)立分流隔板與管板連接處角焊縫100%滲透檢測(cè)（熒光）。

6.水室給水進(jìn)口側(cè)U形管脹接焊口均勻抽查10%滲透檢測(cè)（熒光）。

7.鞍式支座加強(qiáng)圈角焊縫10%滲透檢測(cè)。

8.M36以上高強(qiáng)螺柱100%滲透檢測(cè)。

9.機(jī)械接觸損傷、工卡具焊跡、電弧灼傷部分100%滲透檢測(cè)。

七、埋藏缺陷無(wú)損檢測(cè)方案

對(duì)制造存在的錯(cuò)邊量、棱角度缺陷超標(biāo)部位、制造返修部位、測(cè)厚檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的夾層部位、表面無(wú)損檢測(cè)發(fā)現(xiàn)裂紋部位、堆焊層部位從外表面進(jìn)行100%超聲波檢測(cè)。

八、耐壓試驗(yàn)（水壓）方案

在上述檢驗(yàn)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，仍然無(wú)法對(duì)該壓力容器的安全狀況做出全面準(zhǔn)確判斷，須對(duì)殼程進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

1.準(zhǔn)備工作：各開(kāi)口部位必須擁有足夠強(qiáng)度的盲板隔斷，并有隔離標(biāo)志。各連接部位的緊固件、應(yīng)裝配齊全、緊固妥當(dāng)。

2.安全防護(hù)：有可靠的安全防護(hù)設(shè)施，并經(jīng)使用單位安全管理部門檢查認(rèn)可。試驗(yàn)場(chǎng)地附近不得有火源，并配備適當(dāng)消防器材。

3.試驗(yàn)介質(zhì)：試驗(yàn)用水采用化學(xué)除鹽水，試驗(yàn)溫度不低于5℃。

4.試驗(yàn)壓力：為殼程最高工作壓力的1.25倍。

5.試驗(yàn)過(guò)程：殼體充滿水后，靜置足夠時(shí)間，保證氣體排凈，容器壁溫與水溫接近，容器外部保持干燥。緩慢（升壓速度不大于0.2 MPa/min）升到最高工作壓力（保壓10分鐘），確認(rèn)無(wú)泄漏后升到試驗(yàn)壓力，保壓足夠時(shí)間（10分鐘），緩慢（降壓速度不大于0.2 MPa/min）降到最高工作壓力，保壓足夠時(shí)間檢查（30分鐘），檢查期間壓力保持不變。

6.合格要求：

（1）試驗(yàn)過(guò)程無(wú)異常響聲；

（2）殼體無(wú)滲漏、無(wú)可見(jiàn)變形；

（3）給水進(jìn)口側(cè)管板無(wú)滲漏、無(wú)可見(jiàn)變形；

（4）U形管管口無(wú)可見(jiàn)滲水。

九、準(zhǔn)備工作

1.切斷壓力容器與外系統(tǒng)之間的物料、水、電、氣等各個(gè)部分的聯(lián)系。管路的隔斷必須擁有足夠強(qiáng)度的盲板。隔斷位置要有明確標(biāo)示。切斷與容器有關(guān)的電源后，應(yīng)掛上嚴(yán)禁送電的明顯標(biāo)志。

2.打開(kāi)人孔，蒸汽進(jìn)口管、疏水進(jìn)出口管、給水進(jìn)出口管、安全閥接管口等可拆卸裝置。

3.根據(jù)方案折除保溫層，搭設(shè)腳手架、輕便梯（離地面3米以上的腳手架設(shè)置安全護(hù)欄）等。

4.照明用電使用12V或24V的低壓燈或手電筒。檢測(cè)儀器用電超過(guò)36V時(shí)，必須用絕緣良好的膠皮護(hù)套軟線，并有可靠的接地。

5.測(cè)點(diǎn)部位、無(wú)損檢測(cè)部位應(yīng)打磨光滑、露出金屬光澤。其中磁粉、超聲檢測(cè)焊縫部位每側(cè)打磨寬度不小于200mm，角焊縫打磨寬度不小于100mm。

十、安全防護(hù)

檢驗(yàn)人員進(jìn)入容器內(nèi)工作時(shí)必須有專人監(jiān)護(hù)，并有可靠的聯(lián)絡(luò)措施。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)戴安全帽、穿工作服，不許穿釘鞋，登高作業(yè)時(shí)要系安全帶，單位安全人員必須陪同。

十一、應(yīng)急措施

一旦出現(xiàn)人員碰傷、磕傷、燒傷、電擊等突發(fā)情況，應(yīng)由監(jiān)護(hù)人立即組織現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)救護(hù)人員實(shí)施救護(hù)，并撥打120，同時(shí)上報(bào)主管領(lǐng)導(dǎo)及辦公室。

十二、檢測(cè)用設(shè)備

TT300/DC2000C型測(cè)厚儀、CSQ6超聲波檢測(cè)儀、CJE-220型磁粉儀、渦流檢驗(yàn)儀、DPT型滲透劑、內(nèi)窺鏡、直尺、卷尺、焊縫檢測(cè)尺、取形規(guī)、放大鏡等。

十三、檢驗(yàn)原始記錄應(yīng)實(shí)時(shí)記錄

對(duì)檢驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果綜合評(píng)級(jí)，并對(duì)缺陷、問(wèn)題作出處理意見(jiàn)，根據(jù)《固容規(guī)》《作業(yè)指導(dǎo)書》要求出具相應(yīng)意見(jiàn)通知書，整改后合格和檢驗(yàn)合格的壓力容器在檢驗(yàn)工作完成后（包括整改）10個(gè)工作日內(nèi)出具報(bào)告。

（作者單位：忻州市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所）