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摘  要：燃煤超超临界机组，在运行过程中除运行造成炉管爆裂，在制造、安装和检修过程中焊口及延申处易出现应力集中和机械性能下降的现象，也会出现管线爆裂的情况，管线老化氧化皮掉落在管线内，造成管子内堵塞，使水循环不良或完全破坏，造成锅炉管超温超压爆裂，影响正常运行。通过对受监部件的检验，及时了解并掌握设备金属部件的质量状况，防止机组制造、安装中出现的与金属材料相关的问题以及运行中材料老化、性能下降等引起的各类事故，从而减少机组非计划停运次数和时间，提高设备安全运行的可靠性，延长设备的使用寿命。

关键词：标高温高压;高材质;压力容器;检测

1前言

超临界锅炉内的介质是除盐水，其临界主蒸汽压力是22.115MPa，主蒸汽和再热蒸汽温度为 374.15 ℃;在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，称为临界点。炉内工质压力低于这个压力温度条件的锅炉就叫亚临界锅炉，大于这个压力温度条件的锅炉就是超临界锅炉，国内将工质压力达到26MPa且温度达到590℃的锅炉称为超超临界锅炉。火力发电安装、检修过程中，容易忽视设备在制造过程中弯头处易形成拉伸减薄现象，管排在炉膛内煤粉、煤灰的吹打作用下冲击。该冲击过程分为三个类。即弹性变形、塑性变形和断裂。1、弹性变形是指当对管道系统施加外力且不超过材料固有的弹性极限值时，一旦外力消失，管道系统仍能恢复到原来状态而不产生明显的残缺变形。2、弹塑变形是指当对系统管道施加外力超过了材料固有的弹性极限值，系统管道开始屈服变形后仍继续施加外力并超过屈服极限，管道在外力消失时无法恢复，塑性变形仍将保留。3、断裂是指材料发生塑性变形后，如施加外力继续增加，应力超过强度极限值后，材料发生断裂。由于弹性变形通过外观无法检测，而其内部可能已产生损伤，针对锅炉气系统过热器出口、再热器进出口、水系统省煤器进口、水冷壁中间集箱散管关键部位在安装前进行磁粉抽样检测表面及近表面缺陷;针对高材质管壁较薄、存在强力对口和折口现象的S型弯管，在安装后进行渗透检测其由于应力作用造成的表面缺陷;炉管氧化皮生成和脱落问题一直是引起锅炉爆管的重要因素，因氧化皮形成，脱落，再形成，再脱落以致受热面管子减薄。同时脱落的氧化皮在管道内沉积使管道堵塞，使管内冷却工质流通不畅，管子得不到冷却，烧损导致爆管。针对此现象，在大修时对炉内高温高压蛇形管排，进行炉管内壁氧化皮射线检测、外壁蠕胀检测、主材金相检测，从而保证金属材料相关的问题以及运行中材料老化、性能下降等问题得到及时处理。提高了设备安全运行的可靠性，延长了设备的使用寿命。

2锅炉运行主要参数及工作量

超超临界燃煤机组施工和检修工期要求紧张，施工高峰集中且工作量大，现场空间狭小不易操作，因而根据工程结构特点和工序顺接要求合理安排施工进度、尽量避免交叉施工和高峰期过分集中。根据施工现场环境合理选择检测方法，确保检测数据真实有效，从而确保关键部位正常运行。

3无损检测的施工阶段

3.1落地检查阶段

设备进场后针对锅炉炉管过热器出口、再热器进出口、水系统省煤器进口、水冷壁中间集箱散管进行现场检查编号，进而进行磁粉检测，查看表面及近表面是否存在材料内部缺陷。如果存在缺陷则根据缺陷质量分级确认缺陷等级，视情况进行现场修补或更换，确保不带病使用。

磁粉检测：1、作业准备：① 工件清理，工件被检表面及其相邻至少25mm范围内应干燥，并不得有油脂、铁锈、氧化皮或其他粘附粉的物质。表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性，否则应作适当的修理，修理后的被检工件表面粗糙度Ra不大于25μm。② 按磁粉检测操作的基本步骤：表面处理→灵敏度测试→磁化、施加磁粉或磁悬液→磁痕的观察与记录→缺陷评级→退磁、后处理，合格后方可进行下一步的检验工作。2、磁粉试验① 灵敏度测试，在工件表面处理结束后，用标准试片测试检验灵敏度，使A1-30/100型标准试片能够清晰显示磁痕。② 磁化和施加磁悬液，磁化、施加磁粉的工艺以及观察磁痕显示都应在磁化通电时间内完成，通电时间为1s～3s，停施磁悬液1s后方可停止磁化。为确保磁化效果应至少反复磁化两次。③ 观察，缺陷磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行。非荧光磁粉检测时，缺陷磁痕的评定应在可见光下进行，通常工件被检面可见光照度应大于等于1000lx;当现场采用便携式设备检测，由于条件所限无法满足时，可见光照度可以适当降低，但不得低于500lx;除能确认磁痕是由于工件材料局部磁性不均或操作不当造成的之外，其他磁痕显示均应作为缺陷处理。当辨认细小磁痕时，可用2～10倍放大镜观察。④ 观察显示痕迹记录检测结果，当出现下列情况之一时需进行复检：a、检测结束时，用标准试块验证检测灵敏度不符合要求时。b、发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时。c、合同双方有争议或认为有必要时。d、经返修后的部位。⑤ 当出现下列情况之一时需进行退磁：a、当检测需要多次磁化时，如认定上一次磁化将会给下一次磁化带来不良影响。b、如认为工件的剩磁会对以后的机械加工产生不良影响。c、如认为工件的剩磁会对测试或计量装置产生不利影响。d、如认为工件的剩磁会对焊接产生不良影响。⑥ 检测结束后应进行后清洗，以去除对以后使用或对材料有害的残留物。3、不合格品处理：Ⅱ级或Ⅲ级无损检测人员根据检测结果，对被检测件进行级别评定，发现不合格工件及时返修后进行复检或换管。4、出具报告和资料保存：① 试验报告由Ⅱ级或Ⅲ级检验人员根据评定结果及时签发，不合格工件参照NB/T47013.4-2015质量分级（表三），由Ⅱ级及以上检验人员审核后盖章生效。② 并根据出具的试验报告对现场工件进行标记，安装资料体现更换工件的位置方便后期检查维修。

3.2安装后检测阶段

设备安装过程中由于空间狭小，安装、制造存在偏差，现场容易出现强力对口、折口现象，待焊接结束后针对过热器出口、再热器进出口S弯管，高材质管壁较薄等部位进行检查，针对强力对口和折口现象的管道，除去焊口应有的无损检测外，补充进行渗透检测，检测材料在外力影响下是否存在表面缺陷。

渗透检测：1、作业准备：① 工件清理，表面不得有铁锈、氧化皮、焊接飞溅、铁屑、毛刺以及各种防护层。渗透检测应在外观检查合格后进行。局部检测时，准备工作范围应从检测部位四周向外扩展25mm。② 按渗透检测操作的基本步骤：预清洗→施加渗透液→清除多余的渗透液→施加显像剂→观察及评定显示迹痕和相关规定在对比试块上进行渗透试验，合格后方可进行下一步的检验工作。2、渗透试验① 对工件表面进行预清洗，预清洗后必须保证检测面干燥、清洁。② 施加渗透剂，渗透剂的渗透时间一般不得少于10min，当温度条件不能满足上述条件时应对操作方法进行鉴定（用A型对比试块鉴定）。③ 在规定的渗透时间后，清洗工件被检表面多余的渗透剂时，应注意防止过渡清洗而使检测质量下降，同时也应注意防止清洗不足而造成对缺陷显示识别困难。④ 去除多余的渗透剂以后，让被检工件表面自然干燥，施加显像剂之前，自然干燥时间通常为5～10min。⑤ 显像剂在使用前应充分搅拌均匀，施加应薄而均匀，不可在同一地点反复多次施加。喷施显像剂时，喷嘴离被检面距离为300～400mm，喷洒方向与被检面夹角为30～40℃，显像时间应不少于10min。⑥ 观察显示痕迹记录检测结果，当出现下列情况之一时需进行复检：a、检测结束时，用试块验证检测灵敏度不符合要求时。b、发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时。c、合同双方有争议或认为有必要时。d、经返修后的部位。⑦ 检测结束后，为防止残留的显像剂腐蚀被检工件表面或影响其使用，应清除残余显像剂。3、不合格品处理：Ⅱ级或Ⅲ级无损检测人员根据检测结果，对被检测件进行级别评定，发现不合格工件及时返修后进行复检或换管。4、出具报告和资料保存：① 试验报告由Ⅱ级或Ⅲ级检验人员根据评定结果及时签发，不合格工件参照NB/T47013.4-2015质量分级（表三），由Ⅱ级及以上检验人员审核后盖章生效。② 并根据出具的试验报告对现场工件进行标记，安装资料体现更换工件的位置方便后期检查维修。

3.3大修检测阶段

在经过安装调试锅炉水压试验、锅炉风压试验、锅炉蒸汽吹扫、蒸汽汽轮机冲转及整套系统连锁调试后，炉管经多次高温燃烧和停炉冷却，过热器系统内部经汽水冲刷产生内部氧化，形成氧化皮，在锅炉运行过程时炉管会因腐蚀减薄，而汽水也会把氧化皮冲刷至蛇形管和S弯处，造成过热爆管，在大修检测时，对炉管进行抽检，外部进行蠕胀测量;弯头处进行射线检测;切管取样进行金相试验，确保炉管材料老化、性能下降等问题得到发现并及时处理。

蠕胀测量：根据炉管受热温度不同，进行抽检分配：1、①前炉膛高温再热器、高温过热器总数量10%;②后炉膛低温过热器、低温再热器总数量的10%，按照运行年限逐年增加检验比例。2、蠕变测点测量方法是用外径千分尺测量监察截面积的方法，为实现每次测量都在固定位置上，选在炉管内壁温测点位置（壁温测点在炉管上焊接，并均匀分布在炉膛各个管排上）进行检查（图3-1）。3、测量炉管及管件的标准：①炉管严重变形，变形量超过一倍外径或相互接触及影响吹灰器人孔门正常运行使用;外径大于原外径的5%;管道上防脱卡脱落，应力释放完全，出现上述情况予以更换。②弯头壁厚抽查，减薄率达到壁厚50%时予以更换。

射线检测：根据炉内管排外观及蠕胀测量情况，对蛇形管排底部弯头进行检测。1、行射线检测胶片进行裁装： ① 根据曝光曲线，选定透照参数;选定检验设备;确定执行的标准和评定依据;制定工艺卡。② 制定安全防护措施，进行技术和安全交底，准备检验设备、材料、工具和防护用品。2、作业时首先在工作场地周围用警戒绳和警戒牌、围栏等设置警戒区域，并派专人进行监护。根据所选择的透照工艺，在相应焊口上合理放置铅标、布置暗袋并加防散射铅板，用选定的X光机根据工艺卡要求对委托焊口进行射线曝光检验。3、曝光后的胶片由工作人员严格按照暗室操作程序和工艺要求进行冲洗，得到合格的射线检验底片。4、评定和记录由运行人员和现场检修人员对弯头处氧化皮的积存，进行评定，做出大流量冲洗或切口清理的处理方式。并记录氧化皮堆积多少和所在炉管的位置，对于堆积过多的弯头，加强温度检测。

金相检测：根据运行过程中壁温测点显示温度偏差较大部位进行检查。1、抛光打磨，在受检部位使用角磨机依次采用200、400、800目砂轮片打磨;用水管将绒布浸湿，用刷子将绒布表面清理，喷涂金相抛光膏，将受检部件抛光至镜面，使用金相仪进行观察和照相取样，做好检验记录。出具报告：① 试验报告由检验人员根据评定结果及时签发，不合格工件参照DL/T884-2019珠光体组织球化特征（表3-2），检验人员审核后盖章生效。② 并根据出具的试验报告对现场炉管进行处理。

4结束语

国内某火电增容改造项目，实施深化超超临界、燃煤机组压力容器检测全过程，安装前对设备弯头磁粉检，测检出低温省煤器弯头裂纹;大修期间查出水冷壁人孔门、观察孔蠕胀超标，射线查出包墙过热器下集箱存在体积性缺陷，在对上述管道缺陷进行更换后，实现运行180天无炉管爆裂停机的预期。

参考文献

[1]DL/T884-2019  火电厂金相检验与评定技术导则

[2]NB/T47013.4-2015   承压设备无损检测 第四部分：磁粉检测

[3]NB/T47013.5-2015   承压设备无损检测 第五部分：渗透检测

[4]SHS03001-2004    管式裂解炉维护检修规程

[5]DL/T438-2016   火力发电厂金属技术监督规程