探析鍋爐四管的點檢管理路徑

趙彬

摘 要：為了實現鍋爐四管的點檢定修管理，本文分析了鍋爐四管點檢定修管理的基礎，并結合實際情況，提出點檢定修管理的有效建議，以望借鑒。

關鍵詞：鍋爐設備;鍋爐四管;點檢管理

引言：

鍋爐四管中的點檢定修管理是一種在設備運行階段以點檢為核心（點檢人員既負責設備點檢，又負責設備管理，點檢、運行、檢修三方之間，點檢處于核心地位，是設備維修的責任者、組織者和管理者），對鍋爐設備實行全員與全過程的設備管理模式。點檢就是按照定點、定法與定標等原則對設備進行定期的檢測，通過檢查了解設備的劣化程度與發展的趨勢，并針對問題提出防范的措施以及處理方案。點檢管理也是預防設備維修的基礎，以設備受控為主要的管理目標，保證設備在運行中獲得最大的綜合效益。 實踐證明，在我們發電企業推行點檢定修制可以有效防止“過維修”與“欠維修”，保證設備處于健康的運行狀態、提高發企業生產的經濟性、安全性和可靠性、降低故障發生率，減少設備維護檢修費用。

一、鍋爐四管點檢傾向管理的基礎

要實現鍋爐四管的點檢管理，最重要的就是要有數據的積累，這也是實現劣化傾向的分析基礎。對四管可量化的點定期的數據測量，從最開始的制造與安裝階段就要開始進行。因此電站鍋爐要加強四管的超溫統計工作，并在運行中嚴格控制溫度，防止超溫是預防承壓部件失效的重要手段。由于鍋爐四管的壽命是在經驗公式與試驗數據的基礎上建立的，不管是管徑脹粗還是壁厚減薄，或是管子的金相組織結構變化等。在四管全壽命的過程中，劣化的情況都是非常微小的，并且原始制造或安裝時產生的誤差是不能忽略不計的。例如按照《高壓鍋爐用無縫鋼管》的標準制造的管子，要求其管徑出現最大的誤差大約在0.2mm，壁厚的最大誤差大約在±10%。由于相關的規定要求管子每年的磨損不能超過0.2mm，因此，原始的制造誤差將會給管子壽命估算的精準度帶來一定的誤差。又如管材的原始金相組織結構，有一些合金管材在出廠時球化就已經達到要求的程度，如果不對其原始形態做相應的采集與記錄，就會作出錯誤的判斷，最終導致決策的失誤。因此要按照金屬監督的要求，加強四管的金屬無損檢測工作，并做好檢測臺賬工作，對四管及時進行（光譜、硬度、厚度、超聲、磁粉、射線、金相）檢測，發現問題及時處理。目前新型材料的應用逐漸增多，舊材料元件已經不能滿足鍋爐運行的可靠性要求，需要及時進行新材料、新工藝元件更換。如鍋爐水冷壁T23材質的管道更換，鑄造堵閥更換為鍛造堵閥等等。監控新材料的壽命更是一項重要的措施，檢驗一個新型鋼種的性能不能只在實驗室中，對于在實際的運行中進行的監督與檢驗也是非常重要的。因此，從長遠的發展角度來說，應積極的建立新型材料的原始數據庫，并實時監測運行的過程，以此獲得的數據，對于整體的管理具有非常重要的意義。

二、點檢定修制在鍋爐四管上的應用

鍋爐四管的爆漏事故是導致發電機組停機的重要原因，電站鍋爐事故占火電廠非計劃停機?37-60%。 2016?有數據顯示：超臨界鍋爐事故占火電廠非計劃停機?58%;平均每臺爐非計劃停機：1.58次/爐.?，燃煤電站高溫受熱面爆管泄漏問題嚴重，約占機組停機事故的2/3。要如何實施對鍋爐四管的點檢，并有效的提升其在可靠性方面的發揮，是相關的技術人員必須面對的課題。鍋爐四管全部都在爐內，在運行中出現的壓力、溫度、聲響及流量等，都不能夠代表鍋爐設備劣化的程度。在管子因出現磨損、過熱及腐蝕等原因導致的嚴重劣化情況，在未發生爆炸以前，都不會影響鍋爐的正常出力與正常的運行使用，而發生的劣化情況，也不能以任何的信息方式在運行過程中傳達給工作人員，因此，鍋爐四管點檢就要將點檢的重點放在停機解體點檢上進行。以可靠性為中心的維修（RCM）是目前國際上通用的、流行的用以確定設（裝）備預防性維修需求、優化維修制度的一種系統工程方法。鍋爐四管出現劣化的原因，是隨著鍋爐運行的時間不斷增長，管子由原有的良好狀態，轉向失效發展的過程。在這發展的時間中，管子的失效程度與失效時間都是有一定函數關聯，在不同的時間段內，管子的劣化程度也不盡相同。要對劣化的整個過程進行量化的登記，然后進行相應的統計與分析，最終對劣化的規律進行總結，有效計算出劣化的速度，并估算其剩余的壽命，在確定其徹底失效之前采取相應的檢修方法，這就是劣化的傾向管理。鍋爐四管的劣化傾向的重點，是能夠找到“量化”的“點”，就是說，要重點關注管子的劣化程度。并針對管子不同時期的不同失效程度，采用合適的檢測方法，最后用數據將管子的劣化過程表述出來[1]。

（一）鍋爐四管劣化傾向監測點的設置

鍋爐四管的劣化傾向檢測應具備以下特征：一、代表性：就是在管子中設置能夠代表劣化狀態的點。包含磨損、腐蝕、變形與組織性能的變化，這些都能直接的代表承壓部件劣化的情況。二、可量化：指的是各項目的檢測表述可以用數值代替，便于數據的統計與分析的進行。三、數據積累：指的是將可量化的檢測數據，進行長期的測量與記錄（如氧化皮數值測量和水冷壁管壁厚的測量等），為日后的統計與分析打下基礎，只有對數據進行積累，才能夠有效的實現劣化傾向的分析與管理。由于鍋爐四管的范圍較大，每個材質的工作條件也不相同，由此產生的問題原因與處理的方式也是多種多樣的。就像同一種受熱面的管子，其爐型的結構與布置方式也都不同，其失效的形式更是有差別。因此，要具體分析爐型中各種受熱面管子的失效形式。

1.蒸發受熱面

水冷壁失效的主要原因，是管內壁遭受腐蝕、水循環產生故障導致的過熱情況與管外壁的腐蝕。省煤器失效的主要原因，是外管壁出現磨損與管內壁的腐蝕。水冷壁與省煤器出現的失效問題，是導致管壁減薄的最主要因素，因此可以將壁厚減薄量作為蒸發受熱面的監測點。由于管子的壁厚從原始的制造到最終失效的整體過程中，不論是磨損、氧化、腐蝕還是機械損傷等因素導致的減薄，都能夠通過測量得到具體的數據。因此，壁厚減薄也具有可量化的特性[2]。因此在機組停運后做好鍋爐的防磨防爆檢查工作時，水冷壁管壁厚測量工作就是重中之重。采用新型高溫納米陶瓷涂層技術進行受熱面表面處理，可以有效的降低結焦，減少磨損和腐蝕，提高鍋爐受熱面吸收爐膛內高溫煙氣輻射熱能力，降低鍋爐排煙溫度，提高鍋爐效率具有重要意義，也是防止和延緩鍋爐受熱面失效的重要手段。

2.高溫過熱器及再熱器

這種類型的管子出現失效的主要原因，是由于蠕脹、高溫氧化及組織變化等因素造成。管材在高溫的作用下容易發生很多的變化，例如最常見的蠕變變形，一般表現為管徑的脹粗;在出現高溫氧化時，其表現為管壁減薄;長期經受高溫的狀態，還易造成鋼材組織的變化，同時也會造成其出現力學性能的改變。由于技術條件所限，鍋爐廠對高溫受熱面壁溫危險點的預測方法未考慮爐內煙氣量偏差及煙氣溫度偏差，從而導致高溫受熱面壁溫測點布置位置不能真實反映出實際壁溫危險點，而高溫受熱面處于爐膛內高溫區域，其主要傳熱方式為輻射和對流，由于輻射傳熱的影響，無法通過測量元件來獲得高溫受熱面的壁溫的精確值，管子的內壁氧化膜會對傳熱產生一定影響，導致管壁出現超溫情況，出現管子過熱。因此，針對高溫受熱面可以將管徑脹粗、外表面氧化皮厚度及壁溫作為主要的監測點。增設鍋爐高溫受熱面氧化皮在線監測及預警系統，在鍋爐頂棚上部過熱器出口聯箱下部安裝壁溫檢測元件，實施監測高溫受熱面氧化皮的生成、脫落和壁溫危險點的情況來大幅度降低因高溫受熱面爆管而引起的非停事故。

3.內壁氧化膜厚度

當蒸汽的溫度達到500～600℃的范圍內時，鋼管內壁就會出現氧化的反應，會破壞原始具有保護作用的致密氧化膜，并形成氧化皮。碳鋼管的氧化皮厚度與使用時的溫度有密切的聯系，低合金鋼的氧化皮厚度與使用的時間也有一定的關聯。當鍋爐鋼的內壁出現氧化后，在其內表面就形成了氧化皮，氧化皮的導熱性能較差，導熱的系數也比鋼材低幾百倍。氧化皮能夠直接將管壁內的金屬溫度升高，能夠引發合金元素的脫溶與組織球化的加速，最終導致鋼材組織與其性能的惡化，不僅會縮短使用的壽命，也易出現爆管事故。一般情況下，每0.01mm的氧化皮就能夠使管壁內的溫度升高約0.5℃。因此要及時測量鍋爐內的管內壁氧化膜厚度，以此了解高溫爐管內的超溫情況[3]。機組停運檢修時要及時進行鍋爐氧化皮的檢查工作，對氧化皮超標的管道及時進行割管檢查并去除并做好超標原因分析工作。

（二）建立鍋爐四管劣化傾向的管理體系

1.制定點檢定修制標準

技術的標準也是點檢定修制管理的核心標準，其主要作用是要對設備的設計數據與相對應的判廢有明確的標準。根據技術的標準，制定出科學合理的設備點檢標準，并詳細的標出監測點的具體位置、檢測手段、檢測狀態及判定標準等。專用點檢標準由點檢員按照其所管的設備逐臺編制，并制作好設備臺賬便于查找數據。

2.建立數據采集臺賬

結合基建的安裝，采集已經設置好各項目的原始數據，如用卡尺對管徑的長度進行測量，用測厚儀對管壁進行厚度的測量，用卷尺對管排的位置進行測量，對金相及力學性能通過割管取樣借助于電科院力量獲得相應數據建立臺賬。在檢修期間從新進行數據測量更新并比對原始數據。從采集的原始數據情況來說，管子的原始壁厚與管徑，在制造的過程中還是有較大的誤差，例如低過管子壁厚的最大誤差達到了0.40mm，而管子外徑的誤差達到了0.70mm，這樣大數值的誤差，如果不是有原始測量的記錄，不僅會給傾向的管理帶來較大的偏差，也會給判斷設備的運行狀態造成一定的影響。

結論：綜上所述，對于鍋爐四管的點檢定修管理，要從其失效的特征入手，科學合理的設置狀態檢測的“點”。并從制造與安裝的階段采集原始數據，構建原始資源的數據庫。在運行后期的檢修中定期的對狀態點進行有效的檢測，通過長時間數據的積累與分析，得到劣化傾向的發展與趨勢，合理的評估其剩余的壽命。對于水冷壁、省煤器、低溫段過熱器和再熱器管，壁厚減薄量不應超過設計壁厚的30%;對于高溫段過熱器管，壁厚減薄量不應超過設計壁厚的20%。同時，壁厚應滿足按GB/T 16507計算的管子最小需要厚度要求進行更換，為檢修提供準確的依據。最后通過有效的管理監督體系，達到鍋爐四管點檢的管理目標。

參考文獻：

[1]王甲安，石巖，孫科，等.火電企業鍋爐四管精細化檢修管理創新與應用[J].中國設備工程，2021（06）：31-32.

[2]王曉玲，姜勝.預防超臨界鍋爐“四管”泄漏事故專項培訓研究[J].中國電力教育，2021（03）：20-21.

[3]丁培興.優化鍋爐受熱面吹灰方式維護鍋爐安全穩定運行[J].云南水力發電，2020，36（03）：155-158.