電站鍋爐制造安裝過(guò)程中延遲缺陷的相關(guān)問(wèn)題分析

姜冠宇

摘? ?要：電站鍋爐在運(yùn)行期間需要承受一定的壓力和溫度，所以對(duì)安全性有較高的要求。電站鍋爐在制造、安裝過(guò)程中所經(jīng)受的冷、熱加工會(huì)導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生各種缺陷，而在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后出現(xiàn)的延遲缺陷不易察覺(jué)，也不好控制，對(duì)鍋爐安全運(yùn)行所帶來(lái)的危險(xiǎn)性較大。本文首先分析了電站鍋爐產(chǎn)生延遲缺陷的原因以及擴(kuò)展的條件，然后闡述了避免或者減少延遲缺陷以及提高延遲缺陷檢出率的措施，為提高電站鍋爐運(yùn)行的安全性奠定良好的條件。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐? 制造安裝? 延遲缺陷? 防范措施

中圖分類號(hào)：TM621.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）03（c）-0079-02

隨著我國(guó)電站鍋爐向大體積、大容量方向的發(fā)展，結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，為了滿足運(yùn)輸需求，鍋爐制造企業(yè)無(wú)法進(jìn)行整體制造，所以首先要進(jìn)行部件制造，在運(yùn)達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝。在電站鍋爐制造和安裝的過(guò)程中，金屬材料需要經(jīng)過(guò)下料、成型、組對(duì)、焊接、熱處理等一系列冷熱加工，在此過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生各種各樣的缺陷或者潛在的缺陷傾向。有些缺陷在當(dāng)時(shí)利用常規(guī)檢測(cè)方法和檢測(cè)手段是無(wú)法發(fā)現(xiàn)的，只有在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才能夠顯現(xiàn)出來(lái)，這種缺陷稱為延遲缺陷。產(chǎn)生延遲缺陷的原因較多，導(dǎo)致其擴(kuò)展的條件也不相同，出現(xiàn)的時(shí)間不易控制，所以這類缺陷所造成的破壞性也較大。為了提高電站鍋爐運(yùn)行的安全性，需要對(duì)延遲缺陷產(chǎn)生的原因以及擴(kuò)展的條件進(jìn)行分析，然后有針對(duì)性的做好各種防范措施，最大程度的避免延遲缺陷的發(fā)生，確保電站鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1? 電站鍋爐延遲缺陷產(chǎn)生的原因及擴(kuò)展條件

1.1 金屬材料自身存在的質(zhì)量缺陷

在金屬材料入廠檢驗(yàn)時(shí)因?yàn)椴僮魅藛T技術(shù)水平或者檢測(cè)儀器的影響也會(huì)出現(xiàn)漏檢和誤檢的現(xiàn)象，為鍋爐制造、安裝以及使用埋下了安全隱患。夾層就是金屬材料中存在的缺陷之一，在金屬材料中間存在很薄的一層缺陷，這層缺陷具有一定的面積就稱為夾層。如果夾層距離金屬材料表面很近，則可以通過(guò)打磨的方式進(jìn)行消除，打磨后的余壁厚度如果能夠滿足鍋爐的強(qiáng)度要求，則可繼續(xù)使用。如果夾層位于材料內(nèi)部，且?jiàn)A層的走向與材料表面存在一定的角度時(shí)，則夾層就會(huì)將材料分成兩層，會(huì)直接降低鋼板承受載荷的能力。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，夾層在載荷的作用下缺陷就會(huì)沿著夾層方向不斷延展擴(kuò)大，當(dāng)這種缺陷擴(kuò)展的一定程度時(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

1.2 成型加工過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷

因?yàn)殡娬惧仩t結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以在制造過(guò)程中會(huì)涉及到多種成型工藝，而每種成型工藝都會(huì)對(duì)金屬材料產(chǎn)生或大或小的缺陷。尤其是對(duì)于變形較大的成型工藝而言，金屬材料所受到的殘余應(yīng)力也會(huì)很大。比如在筒體的卷制和封頭的沖壓過(guò)程中，在筒體的外表面以及封頭過(guò)渡圓弧區(qū)都會(huì)受到較大的拉應(yīng)力，在應(yīng)力的作用下就會(huì)產(chǎn)生以微小裂紋為主的缺陷。這些微小的缺陷在制造過(guò)程中一般很難會(huì)被發(fā)現(xiàn)，但是隨著時(shí)間的推移以及各種應(yīng)力的作用下，微小的缺陷就會(huì)逐漸擴(kuò)大最終產(chǎn)生安全事故。電站鍋爐每個(gè)部件的制造基本都會(huì)經(jīng)過(guò)變形，只是不同部位的部件在成型過(guò)程中的變形程度不同，變形程度越大，部件內(nèi)部的應(yīng)力也會(huì)越大，在后期形成缺陷的幾率就會(huì)越大。

1.3 焊接缺陷

電站鍋爐各個(gè)部件在制造完成后，需要運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，焊接是鍋爐安裝的重要工序。在焊接過(guò)程中，施焊區(qū)會(huì)在短暫的時(shí)間內(nèi)經(jīng)歷加熱和冷卻，由于受到操作人員焊接水平或者其他因素的影響，在金屬焊縫中會(huì)出現(xiàn)氣孔、夾渣、未焊透、未熔合、裂紋等質(zhì)量缺陷。此外，金屬材料的性能也是產(chǎn)生焊接缺陷的重要原因，對(duì)于碳含量以及其他合金元素含量較多的鋼材可焊性就會(huì)降低。對(duì)于有延遲裂紋傾向的金屬材料，在焊接時(shí)產(chǎn)生焊接缺陷的幾率就會(huì)越大，如果焊接缺陷沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在將來(lái)就會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展和斷裂，威脅到鍋爐運(yùn)行的安全性。

2? 避免或減少電站鍋爐延遲缺陷的措施

2.1 做好材料的入廠驗(yàn)收工作

因?yàn)殡娬惧仩t為承壓類特種設(shè)備，所以對(duì)所用金屬材料有較高的要求，在金屬材料入廠時(shí)需要對(duì)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能以及無(wú)損檢測(cè)等方面進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)。首先要核查材料的質(zhì)量證明書，確保檢驗(yàn)項(xiàng)目與訂貨合同以及相應(yīng)材料相符。對(duì)于有無(wú)損檢測(cè)要求的鋼板，一定要認(rèn)真核對(duì)每張鋼板的無(wú)損檢測(cè)報(bào)告。驗(yàn)收合格的材料做好標(biāo)記，并且根據(jù)規(guī)格、型號(hào)的不同分類存放。確保檢驗(yàn)人員的專業(yè)性，做好檢測(cè)儀器的檢查工作，從源頭上做好材料的質(zhì)量保障工作。

2.2 加強(qiáng)部件成型質(zhì)量檢驗(yàn)

在鍋爐部件成型過(guò)程中，為了減少因?yàn)樽冃味a(chǎn)生的應(yīng)力，應(yīng)該根據(jù)材料的化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能等合理成型工藝，避免因?yàn)椴牧媳旧硭苄浴㈨g性差而在較大變形后出現(xiàn)集中應(yīng)力。根據(jù)成型工藝不同，可有選擇性的進(jìn)行應(yīng)力熱處理。在部件成型后應(yīng)該進(jìn)行全面的宏觀檢查，并且增加表面無(wú)損檢測(cè)的比例，尤其是對(duì)于有拼接接頭的材料，對(duì)于成型后的小圓弧過(guò)渡區(qū)還應(yīng)該增加無(wú)損檢測(cè)。

2.3 提高焊接質(zhì)量控制

為了減少和避免焊接缺陷，首先，做好焊接工藝的評(píng)定工作，確保鍋爐所有受壓元件均適用于焊接工藝。其次，根據(jù)焊接材料和焊接要求選擇適應(yīng)的焊接工藝和焊接方法，做好焊后熱處理工作。再次，操作人員嚴(yán)格按照焊接工藝要求執(zhí)行，并且做好焊接現(xiàn)場(chǎng)的防護(hù)工作。最后，根據(jù)碳當(dāng)量法和屈服強(qiáng)度法來(lái)判斷材料是否有延遲裂紋傾向，對(duì)于有延遲裂紋傾向的材料，在焊接完成24h或者48h后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，以確定是否有延遲裂紋。

2.4 加強(qiáng)焊后熱處理操作

焊后熱處理是消除焊接應(yīng)力的重要手段，能夠有效防止延遲裂紋的出現(xiàn)。焊后熱處理的質(zhì)量控制尤為重要，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的保溫時(shí)間和保溫溫度，控制好測(cè)溫點(diǎn)的位置和數(shù)量，一定要具有代表性且測(cè)量精準(zhǔn)。對(duì)于有延遲裂紋傾向的材料，在焊接完成后要立即進(jìn)行焊后熱處理。

2.5 提高無(wú)損檢測(cè)的質(zhì)量

掌握合理的無(wú)損檢測(cè)時(shí)機(jī)可有效提高延遲缺陷的檢出率，對(duì)于焊接過(guò)程中的無(wú)損檢測(cè)可根據(jù)焊接工藝、焊接結(jié)構(gòu)等因素選擇適當(dāng)?shù)臋z測(cè)時(shí)機(jī)。在檢查完焊接接頭的尺寸以及外觀質(zhì)量后即可進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，對(duì)于有延遲裂紋傾向材料的無(wú)損檢測(cè)時(shí)機(jī)可參照2.3部分內(nèi)容。選擇兩種無(wú)損檢測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，比如UT和RT結(jié)合使用，可提高缺陷檢出率。選擇有資質(zhì)、技術(shù)水平高的人員進(jìn)行檢測(cè)。

2.6 加強(qiáng)電站鍋爐安全檢驗(yàn)工作

為了減少電站鍋爐在后期運(yùn)行中出現(xiàn)缺陷，應(yīng)該做好定期檢驗(yàn)工作。在鍋爐運(yùn)行狀態(tài)下，可對(duì)鍋爐外部進(jìn)行安全運(yùn)行狀況、安全附件、安全保護(hù)裝置以及安全管理等內(nèi)容進(jìn)行檢查。在鍋爐停爐狀態(tài)下，可對(duì)鍋爐內(nèi)部進(jìn)行壁厚測(cè)定、無(wú)損檢測(cè)、硬度檢測(cè)、金相檢驗(yàn)等。根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)，可合理制定檢驗(yàn)周期、檢測(cè)位置和檢驗(yàn)內(nèi)容，最大程度的減少和避免延遲缺陷的發(fā)生。

3? 結(jié)語(yǔ)

質(zhì)量缺陷是電站鍋爐安全運(yùn)行面臨的重要問(wèn)題，由于電站鍋爐在制造、安裝過(guò)程中的工序較為復(fù)雜，在每道工序都有可能產(chǎn)生缺陷或者潛在的缺陷傾向。對(duì)于當(dāng)時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)的缺陷可以通過(guò)返修的方式進(jìn)行消除或者恢復(fù)，但是延遲缺陷是無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)的，所以潛在的安全威脅較大。任何一個(gè)小的缺陷源在受到各種因素的影響下都有可能形成缺陷并進(jìn)一步擴(kuò)展，所以要高度重視延遲缺陷問(wèn)題。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作，對(duì)電站鍋爐延遲缺陷產(chǎn)生的原因及擴(kuò)展條件會(huì)有一定的總結(jié)，然后做好應(yīng)對(duì)措施以避免或者減少延遲缺陷的出現(xiàn)，通過(guò)各種手段提高延遲缺陷檢出率，為電站鍋爐安全運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。

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