某船用輔鍋爐煙管修理工藝流程和檢驗要點分析

王在忠

(中國船級社日照辦事處,山東 日照 276826)

某船用輔鍋爐在進(jìn)行檢查時，發(fā)現(xiàn)廢氣側(cè)部分煙管根部有漏水現(xiàn)象，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)該鍋爐廢氣側(cè)煙管還存在管壁較薄的現(xiàn)象，因此決定將廢氣側(cè)爐內(nèi)煙管全部更換。該船舶輔鍋爐基本信息見表1，鍋爐內(nèi)部煙管由兩端管板固定，中間無結(jié)構(gòu)，其布置示意見圖1。

表1 鍋爐基本信息

圖1 鍋爐煙管示意圖

1 工藝的選擇

在船舶營運(yùn)過程中，鍋爐煙管修理的常用工藝有脹接、焊接和堵頭封堵[1]。

1)脹接。即使用專用脹管器插入經(jīng)過退火處理的煙管端部，均勻地擴(kuò)張管子的端部，管板在管端膨脹力作用下塑性變形，然后撤除脹管器，管板為恢復(fù)其塑性變形緊緊裹住管端部，裝配過程中不需進(jìn)行焊接輔助[2]。對于使用年限較長的鍋爐，因其材質(zhì)可能發(fā)生變化，一般不采用此方法。對經(jīng)過多次脹接仍不嚴(yán)密，脹接部位管壁殘余厚度滿足不了要求的，也不宜使用此方法。

2)焊接。其方法有2種，一種為焊接時管孔與煙管外徑有小于1.5 mm的間隙，煙管放入管孔后進(jìn)行焊接，此種施工比較簡單，但運(yùn)行一段時間后，在間隙里集結(jié)的水垢易造成傳熱不良，導(dǎo)致管板和管頭裂紋。另一種是先脹后焊的工藝，即焊接前先用脹管器，使煙管端部脹到管外壁與管板孔無間隙為止，然后再焊接，該種方法能有效避免煙管與管孔間隙過大的問題。

3)堵頭封堵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)煙管內(nèi)有穿孔時，可采用用堵頭封堵的方法，即將2個堵頭同時打入滲漏管兩端管口內(nèi)，或在滲漏管兩端同時焊接堵頭封堵，該方法影響了鍋爐的效率，并且需按照廠家的說明書進(jìn)行，一般作為在船舶營運(yùn)中臨時的修理措施。

此次煙管更換的輔鍋爐為10年以上鍋爐，制造過程中采用焊接的方式。在此次修理中，計劃對廢氣側(cè)爐內(nèi)煙管進(jìn)行全部更換，因此，綜合考慮工期和施工條件，煙管的更換選取焊接工藝。

2 工藝流程

采用焊接方式進(jìn)行煙管換管，其整個施工過程可以分為4個步驟：①爐管、焊材材質(zhì)確定和爐管加工；②舊爐管拆卸和管孔表面處理、探傷；③新爐管的定位、焊接和探傷；④水壓試驗和運(yùn)行試驗。

2.1 爐管、焊材材質(zhì)確定和爐管加工

根據(jù)船上鍋爐圖紙、說明書和產(chǎn)品質(zhì)量證明書，確定舊爐管尺寸、管材質(zhì)化學(xué)分析成分、機(jī)械性能參數(shù)和焊接材料，換新的管材和使用的焊材應(yīng)與原管材、焊材相同或質(zhì)量指標(biāo)不低于原管材和焊材。在管材加工前，按要求應(yīng)進(jìn)行水壓試驗。此次修理更換煙管使用的管材質(zhì)量指標(biāo)和尺寸與原管相同，使用出廠時已經(jīng)經(jīng)過渦流探傷合格的管材，可免除管路加工前的水壓試驗[3]，此次鍋爐修理使用的新的爐管和焊材信息見表2。

該船更換的煙管全部為直管，焊接處在兩端，在爐管安裝之前，應(yīng)將其端部的油污銹跡等雜質(zhì)清理干凈。

表2 爐管和焊材信息

2.2 舊管的拆卸和管孔表面處理、探傷

此次修理更換265根煙管，在拆除舊管路時，應(yīng)采取分批進(jìn)行的方式，以防止鍋爐部件產(chǎn)生移位和變形。此次舊管拆除采用氧—乙炔割刀將煙箱頂部割除，然后割除煙管上下焊接點，最終拆除舊煙管。移除煙管后，對上下管板和管孔以及水腔側(cè)進(jìn)行清理，打磨管群區(qū)域直至露出金屬光澤。對管板管群區(qū)域進(jìn)行滲透探傷，確保管板及管孔無缺陷。

在舊管拆除時，應(yīng)注意對管孔表面的保護(hù)，防止管孔拉傷、碰撞等機(jī)械損壞。對有損傷的管孔，應(yīng)用鉸刀修理，清除缺陷，控制管孔直徑增大量在0.5～1.0 mm范圍內(nèi)，以保證后續(xù)管群位置偏移量不超過規(guī)定值。如缺陷過大，采用管孔內(nèi)壁堆焊后再磨削的方式，以確保煙管布置的合理性。

2.3 新爐管的定位、焊接和探傷

爐管安裝前，應(yīng)首先對爐管和管孔進(jìn)行測量，保證管孔和煙管的裝配間隙不超過1.0～1.5 mm。爐管的安裝應(yīng)在兩端伸出管板一段距離L，該距離一般比焊縫焊腳高度K1高出1 mm，煙管與管板的焊接采用煙管—板接頭焊條電弧焊工藝，接頭型式為角接焊縫，焊接型式示意圖見圖2，焊接結(jié)構(gòu)尺寸要求見表3，其中δ為管材的厚度3.5 mm[4]。

圖2 焊接型式示意圖

表3 焊接結(jié)構(gòu)尺寸要求mm

焊接完成后，進(jìn)行清理檢查，管端焊后不應(yīng)有較深的咬口和氣孔，對整個焊后的管群區(qū)域進(jìn)行滲透探傷，確保焊接后的整個管群區(qū)域和管端焊接區(qū)域無缺陷。

2.4 水壓試驗和運(yùn)行試驗

在各項工作完成并檢查合格后，檢查并清理鍋爐水腔側(cè)，關(guān)閉鍋爐人孔，封閉相應(yīng)的管路及接口，進(jìn)行鍋爐水壓試驗。經(jīng)與船東、船員以及修理廠家溝通，參考《鋼質(zhì)海船入級規(guī)范》中的要求，確定此次重大修理完成后水壓試驗壓力應(yīng)為1.5倍工作壓力，即1.05 MPa。此次水壓試驗的方法如下[5]：將相關(guān)管路和開口封堵，注水將鍋爐內(nèi)空氣排凈，安裝2只壓力表，保證水溫不低于5 ℃，試驗時水壓緩慢上升，每分鐘不超過0.2 MPa。當(dāng)壓力達(dá)到一半時應(yīng)進(jìn)行初步檢查無泄漏，再升至試驗壓力，保持壓力5 min，然后泄壓至工作壓力，在工作壓力下進(jìn)行檢查，檢查是否存在泄漏、變形和異響，檢查期間壓力保持工作壓力不變。

在水壓試驗結(jié)果合格后，恢復(fù)相應(yīng)的管路，將水位降至正常水位，進(jìn)行正常的鍋爐運(yùn)行試驗，在工作狀態(tài)下檢查鍋爐，檢查結(jié)果合格，此次鍋爐修理完成。

3 檢驗要點

為保證此次鍋爐修理的質(zhì)量，在修理工藝實施過程中，須嚴(yán)格控制修理過程的各個環(huán)節(jié)，設(shè)置質(zhì)量檢查點，采用嚴(yán)格的過程控制，保證施工質(zhì)量。

1)資質(zhì)和焊接工藝認(rèn)可的核查。在修理之前首先與修理廠家進(jìn)行溝通，確認(rèn)修理和施工的范圍，廠家提供滿足此次修理工作的資質(zhì)，包括營業(yè)執(zhí)照、質(zhì)量管理體系證書、職業(yè)健康管理體系證書和環(huán)境管理體系證書等包含資質(zhì)范圍和質(zhì)量控制的文件，以及施工人員的焊工和無損探傷資質(zhì)證書。根據(jù)制定的施工工藝，核查提供的焊接工藝認(rèn)可資料是否包含此次修理中的全部焊接工藝。

2)管材和焊材信息的核查。根據(jù)船上鍋爐圖紙和說明書等資料，確定舊爐管的尺寸、材質(zhì)化學(xué)分析和鍋爐制造過程中使用焊材的信息，對新的管材和焊材進(jìn)行貨物驗證，核查新的管材和焊材的質(zhì)量證明書與實物，保證新的管材和焊材的材質(zhì)和性能指標(biāo)不低于原管材和焊材。

3)無損探傷的檢查。在舊煙管拆除后和新煙管焊接后，都需要進(jìn)行清理并進(jìn)行無損探傷，來確認(rèn)在舊管拆除后管板和管孔沒有影響質(zhì)量的缺陷和在新煙管焊接后焊縫和管板等部位無缺陷。滲透探傷應(yīng)按照NB/T 47013或JB/T 4730《承壓設(shè)備無損檢測》標(biāo)準(zhǔn)評定達(dá)到I級合格[6]。

4)安裝和焊接質(zhì)量的控制。在煙管進(jìn)行焊接前，對煙管的定位進(jìn)行測量，測量煙管和管孔的間隙和煙管伸出管板長度，保證間隙值和伸出長度值滿足要求。在焊接完成后，對焊縫焊腳的高度等進(jìn)行檢查，保證滿足要求。

5)水壓試驗的檢查。在進(jìn)行水壓試驗過程中，分別在壓力緩慢上升達(dá)到試驗壓力的一半時和壓力達(dá)到試驗壓力保壓5 min之后再降低到工作壓力時進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包括是否存在滲漏、是否存在異常變形和是否存在異響，如無滲漏、無異常變形和無異響，認(rèn)為水壓試驗合格。

6)鍋爐修理文件收集。在對鍋爐按照制定的施工工藝進(jìn)行修理和檢驗滿意后，對此次鍋爐修理的文件進(jìn)行收集，以便編制最終的檢驗報告。需要收集的文件如下：①廠家資料；②焊工資質(zhì)證書；③焊接工藝資料；④管材和焊材的質(zhì)量證明書；⑤工藝文件，包含施工范圍、工藝和試驗大綱；⑥試驗報告。

4 結(jié)束語

通過嚴(yán)格按照工藝流程施工、在各個檢驗要點實施嚴(yán)格的檢查控制，確保施工質(zhì)量，此次修理各項檢查工作一次交驗合格，如期修復(fù)了該船鍋爐。