電站鍋爐改造和重大修理監督檢驗中應注意的問題

封 俊，楊曉勇，杜新宏，楊國祥

(云南省特種設備安全檢測研究院，云南 昆明 650228)

電站鍋爐的改造和重大修理是特種設備安全監管的重要環節之一。《鍋爐安全技術規程》TSG11-2020規定了鍋爐改造和重大修理監督檢驗的內容和要求。國家有關監管部門根據鍋爐的使用情況，也時時發布有關行政規章，進一步完善鍋爐改造和重大修理工作。本文通過梳理和總結，對電站鍋爐改造和重大修理監督檢驗中應注意的一些問題進行了探討，供大家參考[1]。

1 施工單位的資質要求

《特種設備生產和充裝單位許可規則》TSG07-2019規定：鍋爐改造和重大修理，由取得相應級別資格的鍋爐安裝單位或制造單位進行，不單獨進行許可[2]。

2 監督檢驗的范圍和標準

監督檢驗是在受檢單位自檢合格的基礎上，由國家市場監督管理總局核準的具有相應資質的檢驗檢測機構按照《鍋爐安全技術規程》的要求進行的符合性監督抽查，一是抽查涉及安全性能項目的質量是否符合《鍋爐安全技術規程》的基本安全要求，二是抽查受檢單位涉及安全性能的各環節的控制是否符合質量管理體系的要求。《鍋爐安全技術規程》對鍋爐改造和重大修理的定義、范圍和要求做出了明確的規定。

2.1 鍋爐改造

鍋爐改造是指鍋爐本體受壓元(部)件或者燃燒方式發生改變的行為。通俗講，增加或減少鍋爐受熱面或改動受壓部件，就是改造；燃燒方式發生變化(如層狀燃燒改變為室燃等)，也為改造。如果鍋爐使用的燃料發生改變，燃燒方式沒改變，不屬于改造。

2.2 重大修理

1)A級鍋爐(額定工作壓力≥3.8 MPa)重大修理的情形：①更換集中下降管、減溫器、鍋筒和啟動(汽水)分離器及補焊其主焊縫(縱向、環向)；②整組受熱面更換，數量>50%；③更換集箱、管道和管件，其外徑>273 mm；④補焊大板梁主焊縫；⑤更換液(氣)體燃料燃燒器。

2)B級及以下鍋爐(額定工作壓力<3.8 MPa)重大修理的情形：①更換、挖補筒體、封頭、管板和集箱等主要受壓元件的；②受熱面管子更換數量>10%的(分類為水冷壁、對流管束、過熱器、省煤器等)，且≥10根；③直流鍋爐整組受熱面更換；④更換液(氣)體燃料燃燒器。

2.3 標準

電站鍋爐改造和重大修理質量控制按《鍋爐安全技術規程》《電力建設施工技術規范第2部分：鍋爐機組》DL5190.2-2019、《電力建設施工技術規范第5部分：管道及系統》DL5190.5-2019、《火力發電廠焊接技術規程》DL/T869-2012和《火力發電廠焊接熱處理技術規程》DL/T819-2019等國家標準、行政規章、安全技術規范和行業標準進行[3]。

3 監督檢驗中應注意的問題

3.1 改造和重大修理的技術要求

取得相應級別資格的鍋爐安裝單位或制造單位一般都建立了相應的質量保證體系和工藝文件體系，但每臺鍋爐改造和重大修理的情況不一樣，項目各不相同，因此，還要根據有關規定和現場情況制定相應的技術方案。

鍋爐改造和重大維修技術方案由監督檢驗機構按《鍋爐安全技術規程》的要求審查；更換的承壓部件，其設計文件需經鑒定，制造單位應持有相應鍋爐(部件)制造許可證，并經監督檢驗；現場彎管由具有相應資格的鍋爐維修改造單位進行。

改造設計及技術要求：1)改造設計工作由有相應資質的鍋爐制造單位進行；2)不得提高鍋爐的額定工作壓力；3)方案中應有必要的計算資料、設計圖樣和施工技術方案等，必要時校核安全附件、輔助裝置和水處理措施等。

修理技術要求：1)修理更換的受壓元件不得低于原設計要求；2)不得帶壓或鍋水溫度較高時修理；3)鍋筒挖補和補焊前，進行焊接工藝評定，補板形狀應規則；4)不得用貼補的方法修理；5)應力腐蝕、蠕變、疲勞缺陷，修理時用更換或挖補的方法；6)修理熱處理的受壓元件時，焊接后參照原熱處理工藝進行熱處理。

3.2 焊接質量的控制

焊接質量的控制是保證鍋爐改造修理質量的主要環節，關系到鍋爐的安全運行。常見問題有：未編制焊接工程一覽表或一覽表中檢驗檢測項目或比例不符合要求。

焊接工程一覽表由施工單位焊接技術員根據鍋爐修理改造圖紙、施工方案進行編制。一覽表是施工單位編制工藝文件、準備工裝設備和檢驗檢測儀器的主要參考依據之一，也是進行焊縫定位和溯源的主要資料。焊接工程一覽表一般包括下列內容：部件名稱、材料牌號(包括材料執行標準)、材料規格、焊縫數量、受壓元件焊接方式、熱處理、無損檢測方法及比例(包括無損探傷焊縫抽查數量)、理化檢測項目(光譜檢測、硬度檢測、金相檢驗等)及比例，該表是動態變化的，要進行跟蹤，直到焊接和檢驗檢測工作結束。

3.3 受熱面管子的改造修理質量

水冷壁、對流管束、過熱器、再熱器、省煤器等受熱面管子的改造修理工作占電站鍋爐改造修理項目的90%以上，其質量問題常出現在錯口值(錯邊量)和對口偏折度(直線度)不符合規定，其次管排平整度、管子間距控制不好也會影響修理改造質量。

《電力建設施工技術規范第2部分：鍋爐機組》規定：1)管子錯口值(錯邊量)應≤10%壁厚，且≤1 mm。2)管子對口偏折度(直線度)應≤1 mm。3)受熱面管子組合件管排平整度、管子間距的允許偏差：①水冷壁、包墻管過熱器組合件的平整度允許偏差：光管 5 mm，鰭片管 5 mm；②過熱器、再熱器組件的允許偏差：管排平整度應≤20 mm，管排間距5 mm，邊緣管與外墻間距 5 mm；③省煤器組件的允許偏差：組件寬度和邊緣管與外墻間距 5 mm；④頂棚管過熱器管的平整度允許偏差為 10 mm，管子間距應均勻。

《火力發電廠焊接技術規程》規定：1)管子錯口值(錯邊量)應≤10%壁厚，且≤1 mm；2)焊接角變形：管徑D<100 mm，應≤2 mm。

《鍋爐安全技術規程》規定：1)受熱面管子外徑DW<159 mm 時，管子(異種鋼除外)相鄰焊縫中心間距應≥管子2DW；2)管子焊縫中心距鍋筒、集箱外壁、管子彎曲起點、支吊架邊緣應≥50 mm，A級鍋爐應≥70 mm(異種鋼除外)。

3.4 電站鍋爐范圍內的管道修理改造質量

電站鍋爐范圍內的管道及流量計(殼體)、減溫減壓組合裝置、工廠化預制管段等組合裝置應經制造監督檢驗合格；管件按鍋爐部件出廠，應經監督檢驗合格；管件按壓力管道元件出廠，應實施型式試驗；鋼管、閥門、補償器等壓力管道元件應實施型式試驗；鍋爐制造單位設計的電站鍋爐范圍內管道，設計文件應進行鑒定；由具有相應級別壓力管道設計資質單位設計時，要有火力發電廠汽水管道設計經歷。常見問題：1)設計文件未鑒定；2)流量計(殼體)、減溫減壓組合裝置無監督檢驗證書；3)理化檢測項目(光譜檢測、硬度檢測、金相檢驗)比例不夠等。

《電力建設施工技術規范第5部分：管道及系統》規定：1)管道錯口值(錯邊量)：單面焊應≤10%壁厚，且≤1 mm；雙面焊應≤10%焊件厚度，且≤3 mm，2)焊接角變形折口允許偏差：管道DN<100時，2 mm；管道DN>100時，3 mm。3)管道焊縫位置：①焊縫中心距離彎管起點應≥管道DW，且應≥100 mm(定型管除外)；②管道DN≤500，相鄰焊縫中心間距應>管道直徑D，且應≥150 mm；管道DN>500，相鄰焊縫中心間距應≥500 mm；③管道焊縫中心距支吊架邊緣應>50 mm；管道熱處理焊縫中心距支吊架邊緣應>100 mm。

《火力發電廠焊接技術規程》規定：1)管道錯口值(錯邊量)應≤10%壁厚，且≤4 mm；2)焊接角變形：a)管徑D<100 mm，應≤2 mm；b)管徑D≥100 mm，應≤3 mm。

《鍋爐安全技術規程》規定管道直段相鄰焊縫中心間距L：1)管道DW<159 mm 時，L≥2DW。2)管道DW≥159 mm 時，L≥300 mm；結構不能滿足時，焊縫熱影響區不應重合，且L≥50 mm。3)管道焊縫中心距鍋筒、集箱外壁、支吊架邊緣應>100 mm。

3.5 無損探傷

無損探傷是鍋爐改造和重大修理質量和鍋爐安全運行的重要檢測方法；常見問題有：無損探傷比例不夠。

外徑DW>159 mm 或者壁厚≥20 mm 的集箱、管道和其他管件的環向對接焊縫應進行100%射線或超聲檢測；管子或管道與無直段彎頭的對接焊縫應進行100%射線或超聲檢測。

外徑DW≤159 mm 的集箱、管道、管子環向對接焊縫(受熱面管子接觸焊除外):1)A級鍋爐(壓力≥3.8 MPa)：工作壓力≥9.8 MPa，應進行100%射線或超聲檢測(施工工地：接頭數的50%)；工作壓力<9.8MPa，應進行50%射線或超聲檢測(施工工地，接頭數的25%)。2)B級鍋爐(壓力<3.8MPa)：應進行10%射線檢測。

A級鍋爐鍋筒、集箱上，外徑DW>108 mm 的全焊透角焊縫，應進行100%超聲檢測；其它管接頭的角焊縫應進行表面檢測，比例應≥20%其接頭數。

受壓元件焊縫挖補修理應進行100%無損檢測；堆焊修理，應進行表面無損檢測，同時還應符合《火力發電廠鍋爐汽包焊接修復技術導則》DL/T 734的有關技術規定；高合金鋼受壓元件的改造和重大修理，必要時還應進行無損探傷抽查。

外購件：1)合金鋼主蒸汽管、再熱蒸汽管和導入蒸汽管按同規格根數的20%進行超聲波檢測；2)合金鋼彎頭和彎管外弧面按同規格抽取數量的10%進行無損檢測；3)合金鋼三通以及變徑管按10%進行表面無損檢測和超聲波檢測，同規格≥1件；4)工作溫度>400 ℃，且規格≥M32的螺栓逐根進行超聲波檢測；5)工作溫度≥400 ℃ 同規格合金鋼閥門殼按20%進行無損檢測，同規格≥1件。

3.6 熱處理

焊后熱處理是保證焊接質量的工藝之一。確定熱處理的范圍，做到有的放矢，既保證焊接質量，又減少不必要的工作量。熱處理在受壓元件焊接工作全部結束經檢驗合格后進行。

熱處理的范圍：1)壁厚>30 mm 的碳素鋼管道、管件的對接焊縫；2)其他經焊接工藝評定需進行焊后熱處理的焊件；3)冷、熱成形變形區材料性能發生變化以及使用條件等因素需要熱處理的；4)異種鋼焊接焊縫的焊后熱處理按照《火力發電廠異種鋼焊接技術規程》DL/T 752-2010的規定執行；5)奧氏體不銹鋼管，采用奧氏體焊接材料，其焊接焊縫不宜進行焊后熱處理；6)耐熱鋼管、管件和壁厚>20 mm 的普通低合金鋼管道。具備下列條件不需焊后熱處理(焊接用氬弧焊或低氫型焊條，焊前預熱及焊后適當緩慢冷卻)：a)壁厚≤10 mm 或管徑≤108 mm，15 CrMo的管子；b)壁厚≤8 mm 或管徑≤108 mm，12Cr1MoV、12Cr2Mo的管子；c)壁厚≤6 mm 或管徑≤63 mm，12Cr2MoWVTiB的管子；d)壁厚≤8 mm，07Cr2MoW2VNbB的管子。

熱處理后不應在受壓元件上焊接其它元件，若不能避免時，同時滿足下列條件下可不再熱處理：1)元件為碳錳鋼或碳素鋼；2)角焊縫的計算厚度應≤10 mm；3)用評定合格的焊接工藝；4)角焊縫做100%表面探傷且合格。

3.7 合金鋼理化檢測

電站鍋爐特別是大型電站鍋爐使用的材料大部分是合金鋼，國家有關規程和標準規定了合金鋼材料及其焊材在施焊前和施焊后要進行光譜檢測分析，合金鋼外購件及其熱處理后應做硬度檢測；常見問題有：1)光譜分析、硬度檢測比例不夠；2)光譜分析、硬度檢測報告中沒有定位具體的檢測焊口位置(或編號)；3)硬度檢測只檢測了焊縫硬度值，未檢測焊縫兩側熱影響區和母材的硬度值。

《電力建設施工技術規范第2部分：鍋爐機組》規定：合金鋼材料應符合鍋爐技術文件的要求，組裝前應進行光譜分析，在明顯部位做出標識，改造修理結束后應核對標識。

《火力發電廠焊接技術規程》規定：耐熱鋼部件焊后應對焊縫進行光譜分析復檢。復檢比例如下：1)受熱面管子焊縫應≥10%，不符時，應對該批焊縫進行100%復查；2)其他管子及管道的I類焊縫應進行100%復查。監督檢驗光譜分析抽查時，應當包括焊縫及兩側合金鋼材質[4]。

《火力發電廠焊接技術規程》規定：A級鍋爐熱處理后的焊接接頭應硬度檢測，易出現熱處理異常的高合金鋼應針對每種材料和其焊接接頭(受熱面管子除外)進行硬度抽查，抽查部位包括焊縫、焊縫兩側熱影響區和母材，抽查比例應≥10%。

《電力建設施工技術規范第5部分：管道及系統》規定了合金鋼管及其組成件到貨的檢驗要求：1)合金鋼管組成件及其支吊架應逐件光譜復查，并做標記。2)合金鋼主蒸汽管、再熱蒸汽管和導入蒸汽管：a)同規格抽取30%進行硬度檢測，每種規格至少抽查1根；b)同規格抽取10%進行金相組織檢驗，每爐批次至少抽查1根。3)合金鋼管件(彎頭和彎管及鍛制、熱壓、焊制三通以及變徑管)：a)逐件光譜檢查；b)硬度檢驗；c)同規格抽取數量的10%進行金相組織檢驗，同一規格≥1件。4)合金鋼墊片應做光譜檢驗。5)緊固件：a)工作溫度>400 ℃，且規格≥M32的螺栓、螺母逐根進行硬度檢測，合金鋼螺栓、螺母逐根光譜檢驗；b)工作溫度>400 ℃，且規格>M32的螺栓應進行金相組織抽查，每種材料、規格的螺栓抽檢數量≥1件；c)墊圈應做光譜檢驗，硬度檢測參照a。6)閥門：合金鋼閥門殼體應逐件進行光譜檢驗；低合金鋼按數量的10%進行硬度檢測，10%Cr鋼制殼體按數量的50%進行硬度檢測。

3.8 水壓試驗

鍋爐受壓元件經改造或重大修理后應當進行外觀檢驗、通球試驗、無損檢測、熱處理、理化檢測(光譜分析、硬度檢測、金相檢驗)，必要時還應當進行水(耐)壓試驗，試驗用水質應符合相關行業標準要求，水壓試驗合格標準應符合《鍋爐安全技術規程》和相關技術標準的規定。亞臨界(16.7 MPa≤p<22.1 MPa)及以上電站鍋爐的主蒸汽管道和再熱蒸汽管道水壓試驗按《電力建設施工技術規范第5部分：管道及系統》的要求進行。

4 其他

小型自備電站、熱電聯產、垃圾焚燒發電、余熱利用(水泥工業窯頭窯尾爐、硫磺制酸、硫鐵礦制酸、煉鐵廠)等低壓(p<3.8 MPa)、中壓(3.8 MPa≤p<5.3 MPa)、次高壓(5.3 MPa≤p<9.8 MPa)發電鍋爐，其結構、用材、工況等與電站鍋爐相類似，改造和重大修理、監督檢驗應按電站鍋爐有關標準的要求進行[5]。

5 結語

電站鍋爐的改造及重大修理一般都處于搶修狀態，施工現場環境惡劣，時間緊，任務重，前期準備工作應協調溝通好，人力資源、工藝文件、施工設備和材料應準備充分，這樣才能按質、按量、按時做好鍋爐的改造、重大修理和監督檢驗工作。另外，國家有關部門根據科學技術的進步和工作實際情況，會修訂相關標準和發布行政規章，工作中要加強關注。