600 MW超超臨界鍋爐水冷壁檢修質量控制

雷中輝

（華能湖南岳陽發電有限責任公司，湖南岳陽 414002）

0 引言

火電廠鍋爐一旦發生“四管”（即鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器和省煤器）泄漏就只有采取強迫停爐，嚴重影響了火電廠的正常生產，造成巨大的經濟損失。在預防和處理“四管”泄漏工作中，由于“四管”高溫高壓工作特性，在管道更換處理過程中對焊接工藝、管道清潔度等有著特殊要求，特別是對于小管徑、有節流孔的水冷壁管有著更高要求。經過長期的工作實踐，通過對鍋爐發生缺陷的原因作出合理分析，加強對鍋爐“四管”缺陷進行有計劃、有針對性的治理改造，強化防磨防爆工作組織管理，優化檢修方法等措施，可以使管道鍋爐受熱面損壞、泄漏事故得到有效控制。

1 鍋爐概況

某電廠三期2×600 MW燃煤機組的5#、6#鍋爐為超超臨界式變壓運行直流鍋爐，采用П 型布置，單爐膛，受熱面全懸吊結構，平衡通風，固態排渣。鍋爐最大連續蒸發量1795 t/h，過熱器額定蒸汽出口溫度為605 ℃，再熱器蒸汽出口溫度為603 ℃，給水溫度287 ℃[1]。水冷壁采用焊接膜式壁、內螺紋管垂直上升式，爐膛斷面尺寸為17 666 mm×17 628 mm，水冷壁管共有1584根，前墻、后墻各396根，兩側墻各396根，均為Φ28.6×6.4 mm（最小壁厚）四頭螺紋管，管材均為15CrMoG，節距為44.5 mm。管子間加焊的扁鋼寬15.9 mm、厚6 mm，材料為15CrMo，在上、下爐膛之間裝設了一圈中間混合集箱以消除下爐膛工質吸熱與溫度的偏差。水冷壁下集箱采用Φ219 mm的小直徑集箱，并將節流孔圈移到水冷壁集箱外面的水冷壁管入口段。入口短管采用Φ42×9 mm的較粗管子，在其嵌焊入節流孔圈（直徑7～11 mm），再通過二次三叉管過渡的方法與Φ28.6 mm的水冷壁管相接。

2 存在的問題

近年來，集中檢修期間對三期鍋爐水冷壁檢查發現，爐膛第二層吹灰器至燃燒器D層區域水冷壁管存在大面積的明顯減薄，很多的管道已被沖刷減薄呈明顯的菱形狀，測厚最小值4.70 mm，且該區域包括中間集箱過渡段區，水冷壁管表面發現大量的橫向裂紋。經電科院及電廠鍋爐、金屬專業人員詳細檢查、確認，兩臺鍋爐存在嚴重減薄、裂紋缺陷面積合計超過300 m2，分析認為壁管減薄嚴重的原因為高溫腐蝕。同時水冷壁受交變應力的作用產生橫向裂紋，這與燃燒發生偏差、熱負荷不均、頻繁調峰、頻繁啟動等有關。

水冷壁壁厚的減薄及裂紋會大大降低其強度，容易發生爐管泄漏事件，危及機組的安全穩定運行。經過研究，決定更換已存在嚴重減薄、裂紋缺陷的水冷壁管。分析電廠水冷壁管，管徑較小，并且進口集箱出口管內嵌入有更小孔徑的節流孔圈，這種節流孔極易懸掛、殘留異物，容易造成節流孔圈堵塞截流，最終導致管道超溫甚至爆管泄漏。本次水冷壁管更換檢修的區域面積較大，如何保證管道更換過程中的清潔度，不落入、殘留異物至管道內，同時保證管道的焊接質量，成為檢修工作面臨和必須克服的難點。為此，鍋爐、金屬專業制定和優化了水冷壁管更換檢修方法。

3 鍋爐水冷壁管更換檢修方法

3.1 檢修原理

（1）嚴格執行國家相關的各種鍋爐設備的法律法規、制度標準及鍋爐廠設備安裝要求。

（2）在水冷壁管更換檢修作業過程中，采取有效可行措施防止異物落入管內。

（3）水冷壁管切割作業時，避免對不需要更換的舊管及新舊管管口產生割痕等機械損傷。

（4）水冷壁管更換檢修所有的安裝焊口必須經金屬射線探傷檢測合格。

（5）水冷壁管更換完成后，必須嚴格按照施工工藝要求恢復鰭片密封；必須恢復水冷壁管排固定裝置等附屬組件。

（6）水冷壁管更換檢修作業過程中，鍋爐、金屬專業人員對管道清潔度、施工工藝、檢修質量等全程監督鑒證。

（7）水冷壁管更換檢修完成后，采取水沖洗、金屬射線拍片檢查、水壓試驗等后續措施，確保水冷管彎頭、節流孔等處無異物殘留，焊接質量合格。

3.2 檢修施工準備

水冷壁管更換檢修施工前，施工單位編寫施工方案，由電廠審批。針對水冷壁檢修，電廠建立組織機構，負責全過程的施工安全、質量管理，鍋爐、金屬專業分別編寫施工工藝和檢修質量要求。

3.3 檢修施工工序（圖1）

圖1 檢修施工工序

3.4 檢修施工要求

（1）舊管拆除流程：定位→使用火焊將下部管口預制坡口鰭片修割到位→手動切割機將下部管口切斷，對斷口覆蓋鋁板保護→其次切割上部管口、→吊出需更換管屏、→在下部管口用水溶紙封堵（注意塞入不能太深）→打磨干凈管口切割后遺留的環狀鐵皮并取出、→取出易溶紙（需將夾雜在易溶紙中的鐵皮、顆粒等雜物要一起取出）→用專用塑料堵頭封閉。

（2）管屏下部坡口制備過程：取出封閉在管口的塑料堵頭→用水溶紙封堵→坡口制備→焊口內、外壁打磨、除銹、→取出易溶紙（需將夾雜在易溶紙中的鐵皮、顆粒等雜物要一起取出）→用專用塑料堵頭封閉。

（3）斷口覆蓋鋁板保護后，如果周邊動用火焊，鋁板上方覆蓋保溫棉防鋁板高溫燙破或斷口內易溶紙高溫燙化，顆粒雜物等落入管內。

（4）水冷壁新管應在組合和安裝前進行外觀檢查、光譜材料確認及吹掃通球，按要求通球合格后應及時封閉，并做好記錄，辦理簽證。

（5）對口。管排具備對口焊接條件時，取下堵頭，如果采用易溶紙封堵時，需使用吸塵器對管口內的細小異物進行清理后取出易溶紙，根據焊接要求重新塞入適量易溶紙，配制好的新管在現場使用一定壓力的壓縮空氣進行吹掃，經見證認可后方可開始焊接。

（6）反復對口、修割鰭片時，需及時遮擋保護好下方管口。

（7）管道接口焊接完成后，對切割區域管道及新、舊管管口進行檢查，發現有機械損傷的地方必須采取焊補或更換管道等整改措施。

（8）水冷壁管的焊接必須采用全氬弧焊焊接，嚴格執行焊接工藝評定；水冷壁鰭片的焊接可用氬弧焊、電焊及二氧化碳氣體保護焊，要保證焊接后密封完好，焊接不能傷害到水冷壁管，通過控制電流大小等措施避免咬邊現象。

（9）所有施工工序過程中，電廠鍋爐、金屬專業人員要全程見證，工序見證認可簽字后方可進行下一道工序。

3.5 檢修后續工作

3.5.1 水沖洗及金屬射線拍片檢查

由于爐管更換過程中焊渣、鐵屑及其他異物有可能進入管內，焊接過程中使用的易溶紙未能徹底溶掉，堵塞并減小通流面積進而導致運行中可能有超溫爆管的危險，特制定水冷壁沖洗、檢查方案來達到提高爐管清潔度、杜絕超溫爆管事故的目的。該過程分為兩階段：

（1）靜態浸泡沖洗、檢查階段。采用一定溫度的給水，通過給水系統上水至水冷壁中間集箱（本次換管的最高標高在中間集箱的進口處），浸泡一段時間后使新更換管段焊口兩端堵塞的易溶紙完全溶解，繼而鍋爐放水，使夾雜在易溶紙及爐管內的異物落入水冷壁下部的特定區域。多次浸泡、放水反復后，再對這些區域進行拍片檢查，以保證爐管的清潔度。根據該電廠水冷壁結構特點，拍片部位為本次所有更換的水冷壁管所對應的爐底部位管道的彎頭、三叉管及節流孔。完成拍片檢查后，對發現有問題的管道進行處理。

（2）階段循環沖洗、檢查階段。模擬鍋爐正常運行工況，使給水經省煤器、水冷壁、頂棚過熱器、包墻過熱器，汽水分離器、貯水箱，再通過爐水循環泵返回到省煤器進口形成一個水系統的循環，爐水在系統內充分擾動，使附著在水冷壁管壁上的異物脫落下來，再采取水冷壁底部帶壓放水的方式，將系統內的異物排出或沉積在特定區域，以便拍片檢查和處理。拍片檢查部位與第一階段的檢查部位相同。在完成拍片檢查后，對存在問題的管道進行處理。

3.5.2 水壓試驗

此次水冷壁大面積換管，產生了大量新的管道安裝焊口，且進行了大面積的鰭片密封焊接工作。為檢驗鍋爐承壓部件的安裝質量，確保投產后安全可靠運行，根據鍋爐相關檢修規定進行水壓試驗，檢查其系統在冷態下各承壓部件的嚴密性和強度。水壓試驗結束后，5#爐發現一處微滲漏點并進行了處理，6#爐未發現異常。

4 結束語

水冷壁管更換檢修工作全部結束后，在后續的檢修過程中，對更換后的管排及周邊管進行了噴涂處理、火花實驗，還做了燃燒調整。5#、6#機組運行以后，水冷壁管運行正常，未出現節流孔堵塞引起金屬管壁超溫、焊縫泄漏等不安全事件。如此大面積的水冷壁管更換檢修并未產生次生的影響機組安全穩定運行的因素，對于水冷壁管以及其他爐管的更換工作具有重要的指導作用。只有通過制定嚴密的組織、實施措施，實實在在地投入人力、物力和精力，才能切實提高鍋爐“四管”防磨防爆檢查、檢修工作的質量，預防和控制泄漏事件，切實保障發電機組的安全穩定運行。