機械矯正技術在電站鍋爐爐膛水冷壁整形中的應用

馬 利

（同煤集團王村煤業公司水暖科， 山西 大同 037003）

引言

在電站鍋爐的日常使用過程中，水冷壁管結構較易產生形變，因此水冷壁管變形后的整形工作是保持鍋爐性能的關鍵。但是在以往的水冷壁管整形工作中，由于沒有掌握其形變規律，只得通過水冷壁管的更換來進行維修，造成成本的浪費。近年來，隨著人們對于水冷壁管變形研究的深入，機械矯正技術被廣泛應用于水冷壁整形領域。

1 電站鍋爐水冷壁機械矯正分析

機械矯正技術是通過機械力的作用改變水冷壁管的形狀，從而使其恢復正常的狀態，提升鍋爐運行的安全性，并且取代傳統的水冷壁管更換模式，具有較多的優勢。首先水冷壁管機械矯正的操作較為簡單，只需要小范圍地作業，不僅省去了大型吊裝設備的使用，還節約了大量的人力。同時由于避免了吊裝設備的使用，也就不需要在鍋爐結構上進行吊裝開口工作，避免了作業過程對于爐體結構的破壞，可以保障爐體結構的穩定。另外機械矯正施工操作最大的優勢便是不再需要購入一整套新的水冷壁管系統，大大節約了維修成本，可以有效減少運行成本。

首先，機械矯正是通過對于水冷壁管施加機械力進而使其發生形變進行整形工作，這一過程中水冷壁管容易產生冷作硬化，水冷壁管材料的塑性能力也會大幅下降，導致水冷壁管脆性變大，影響其日常使用。因此，機械矯正作業對于水冷壁管材料的塑性要求較高。

其次，在電站鍋爐水冷壁管整形工作中使用機械矯正技術時，在操作前需要了解水冷壁管的形變狀態，因此近年來人們加強了對爐膛爆炸爆燃后水冷壁管形變規律的研究。在電站鍋爐爐膛發生爆炸爆燃時，水冷壁管會受到巨大的沖擊，而這個沖擊對于水冷壁管形變的影響大致分為兩類。一是巨大的沖擊破壞了水冷壁管內部的連接結構，這樣水冷壁管系統就失去了整體性，連接處的斷裂釋放了巨大的沖擊力，水冷壁管形變較小[1]。二是當水冷壁管整體結構不被破壞時，其形變大多是以爆炸受力為中心向兩側遞減的均勻受力彎曲，壁管整體受力變化較為均勻，不會發生受沖擊而彎折，因此形變幅度較小。同時在爐膛內部的水冷壁管周圍也設有剛性梁結構，可以有效傳導爆炸沖擊力，將之轉移到爐尾結構，有效保障了爐膛的安全。根據以上分析，我們可以看出爐膛爆炸爆燃導致的水冷壁管系統形變不會造成水冷壁管的材質發生性能的劣化，而且產生的是塑性形變只需要通過機械較位便可以恢復正常使用狀態，因此在電站鍋爐水冷壁整形工作中使用機械矯正技術十分適宜。

2 電站鍋爐水冷壁整形工藝分析

1）需要調查水冷壁管系統的形變狀態，掌握形變范圍及程度，隨后再根據實際情況選擇機械矯正工藝，根據不同的水冷壁管結構選用不同的矯正工藝，目前常見的水冷壁管類型見圖1。而在機械矯正工作中，最為關鍵的步驟便是將水冷壁管的應力進行釋放，這一過程中需要使用千斤頂及起重滑輪等設備進行輔助。

圖1 常見水冷壁管類型

2）對電站鍋爐水冷壁管進行整形時，需要對不同部分的水冷壁管進行分別整形，而且在機械矯正作業之前需要對周邊的鍋爐水冷壁進行加固，以確保其可以在水冷壁管矯正施工時提供有效支護，確保機械矯正工作的順利進行。

3）要進行施工計劃的制定。在這一過程中，需要派專業的檢測人員對水冷壁管進行整體的檢測，確認水冷壁內測是否有開裂、破損等結構性問題，同時通過整體觀察確定水冷壁初步確定形變范圍及程度。在此基礎之上，為了確保機械矯正施工的質量，還需要對于水冷壁管的材料性能進行測試，不僅要測試其塑性，還要在實驗室對后期的矯正工作進行模擬，從而進一步確定施工工藝。當前還可以結合計算機系統對于整體的水冷壁管內部應力狀態進行分析[2]。

4）要進行水冷壁管的應力釋放。由于爐膛內部剛性梁結構的存在，水冷壁管形變的發生往往是因為水冷壁位移導致的剛性梁塑性形變而引起的。因此剛性梁的拆除工作是水冷壁管應力釋放的關鍵，需要拆除開剛性梁，并切割部分的管屏鰭片，釋放部分應力讓水冷管壁恢復塑性形變狀態。在應力釋放完成之后，需要在爐膛內測的管屏鰭片之上焊接鋼絲，并根據之前的施工設計將這些鋼絲與管壁的牽引點相連接，在牽引點連接之后，要確保管壁受到的牽引力均勻，為后期的應力調整過程打下基礎。在膜式管壁牽引工作完成之后，便是進行管壁的調平，在這一過程中首先需要進行初步的管壁調平，需要及時調節管壁的受力狀態，在水冷壁管整體受力狀態達到平衡之后還要對水冷壁管的平整度進行檢查，而對于不平整處的調整矯正需要利用起重滑輪及千斤頂進行受力調節，在必要時還可以通過切割管屏鰭片加以調整[3]。完成這一工序后，鍋爐水冷壁管的模式管壁已經初步恢復了平整，也基本可以滿足日常使用的要求，此時需要進行水冷壁管系統的狀態檢查，確保機械矯正工作符合設計要求，避免了日后的二次施工，減少人力及成本的浪費。當確保機械矯正整形后的水冷壁管性能后，需要對于整形后的水冷壁管進行加固，加固點要分布均勻同時要考慮其受力狀況對關鍵部位進行重點加固，在確保水冷壁管結構的穩定后進行剛性梁的安裝。在此之后需要對于水冷壁結構進行加固與恢復，從而完成水冷壁整形施工。還需要對矯正后的爐膛尺寸進行檢測與調整，使爐膛恢復設計尺寸并進行整體加固，確保鍋爐的工作狀態。

5）對矯正后的鍋爐結構進行整體的檢測，利用金相分析、磁粉探傷等工藝檢查水冷壁結構是否存在問題，并檢測水冷壁的硬度及塑性參數測量，確保鍋爐使用的安全性[4]。同時需要建立鍋爐水冷壁管的數據記錄平臺，在進行機械矯正整形時需要對于水冷壁管的參數進行記錄與分析，并通過數據分析優化矯正工藝，提升施工效率。同時在施工結束后，也要對于施工信息及水冷壁狀態進行數據的歸檔，這些信息的記錄便于日后進行水冷壁整形工作時技術人員更好地掌握水冷壁的狀態。

3 結語

利用機械矯正進行鍋爐水冷壁的整形，可以有效減少施工的人力及成本，具有光明的應用前景。因此，需要掌握水冷壁狀態，合理設計機械矯正工藝，做好應力釋放及受力調節工作，并在矯正后檢測水冷壁及鍋爐狀態，確保水冷壁整形工作效果，保障電站鍋爐的安全運行。

[1]馬凱，韓文濤，閻維平，等.電站鍋爐爐膛強化傳熱分區段計算方法優化[J].動力工程學報，2017，37（10）：773-779.

[2]沈國清，張世平，安連鎖，等.基于聲陣列的電站鍋爐水冷壁泄漏定位研究[J].動力工程學報，2014，34（11）：843-849.

[3]盛青軍.電站鍋爐螺旋水冷壁射線探傷貼片方法改進[J].河南科技月刊，2013（3）：44.

[4]李子唯.淺談電站鍋爐膜式水冷壁監造質量控制要點[J].工程技術，2016（12）：323-324.