电站锅炉制造安装过程中延迟缺陷的相关问题分析
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作者:姜冠宇
摘 要：电站锅炉在运行期间需要承受一定的压力和温度，所以对安全性有较高的要求。电站锅炉在制造、安装过程中所经受的冷、热加工会导致金属材料产生各种缺陷，而在经过一段时间后出现的延迟缺陷不易察觉，也不好控制，对锅炉安全运行所带来的危险性较大。本文首先分析了电站锅炉产生延迟缺陷的原因以及扩展的条件，然后阐述了避免或者减少延迟缺陷以及提高延迟缺陷检出率的措施，为提高电站锅炉运行的安全性奠定良好的条件。
关键词：电站锅炉 制造安装 延迟缺陷 防范措施
中图分类号：TM621.2 文献标识码：A 文章編号：1674-098X（2020）03（c）-0079-02
随着我国电站锅炉向大体积、大容量方向的发展，结构也越来越复杂，为了满足运输需求，锅炉制造企业无法进行整体制造，所以首先要进行部件制造，在运达现场后再进行现场安装。在电站锅炉制造和安装的过程中，金属材料需要经过下料、成型、组对、焊接、热处理等一系列冷热加工，在此过程中可能会产生各种各样的缺陷或者潜在的缺陷倾向。有些缺陷在当时利用常规检测方法和检测手段是无法发现的，只有在经过一段时间后才能够显现出来，这种缺陷称为延迟缺陷。产生延迟缺陷的原因较多，导致其扩展的条件也不相同，出现的时间不易控制，所以这类缺陷所造成的破坏性也较大。为了提高电站锅炉运行的安全性，需要对延迟缺陷产生的原因以及扩展的条件进行分析，然后有针对性的做好各种防范措施，最大程度的避免延迟缺陷的发生，确保电站锅炉安全稳定运行。
1 电站锅炉延迟缺陷产生的原因及扩展条件
1.1 金属材料自身存在的质量缺陷
在金属材料入厂检验时因为操作人员技术水平或者检测仪器的影响也会出现漏检和误检的现象，为锅炉制造、安装以及使用埋下了安全隐患。夹层就是金属材料中存在的缺陷之一，在金属材料中间存在很薄的一层缺陷，这层缺陷具有一定的面积就称为夹层。如果夹层距离金属材料表面很近，则可以通过打磨的方式进行消除，打磨后的余壁厚度如果能够满足锅炉的强度要求，则可继续使用。如果夹层位于材料内部，且夹层的走向与材料表面存在一定的角度时，则夹层就会将材料分成两层，会直接降低钢板承受载荷的能力。随着时间的延长，夹层在载荷的作用下缺陷就会沿着夹层方向不断延展扩大，当这种缺陷扩展的一定程度时就会发生断裂，导致安全事故的发生。
1.2 成型加工过程中产生的缺陷
因为电站锅炉结构比较复杂，所以在制造过程中会涉及到多种成型工艺，而每种成型工艺都会对金属材料产生或大或小的缺陷。尤其是对于变形较大的成型工艺而言，金属材料所受到的残余应力也会很大。比如在筒体的卷制和封头的冲压过程中，在筒体的外表面以及封头过渡圆弧区都会受到较大的拉应力，在应力的作用下就会产生以微小裂纹为主的缺陷。这些微小的缺陷在制造过程中一般很难会被发现，但是随着时间的推移以及各种应力的作用下，微小的缺陷就会逐渐扩大最终产生安全事故。电站锅炉每个部件的制造基本都会经过变形，只是不同部位的部件在成型过程中的变形程度不同，变形程度越大，部件内部的应力也会越大，在后期形成缺陷的几率就会越大。
1.3 焊接缺陷
电站锅炉各个部件在制造完成后，需要运输到现场进行安装，焊接是锅炉安装的重要工序。在焊接过程中，施焊区会在短暂的时间内经历加热和冷却，由于受到操作人员焊接水平或者其他因素的影响，在金属焊缝中会出现气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等质量缺陷。此外，金属材料的性能也是产生焊接缺陷的重要原因，对于碳含量以及其他合金元素含量较多的钢材可焊性就会降低。对于有延迟裂纹倾向的金属材料，在焊接时产生焊接缺陷的几率就会越大，如果焊接缺陷没有及时发现，在将来就会出现扩展和断裂，威胁到锅炉运行的安全性。
2 避免或减少电站锅炉延迟缺陷的措施
2.1 做好材料的入厂验收工作
因为电站锅炉为承压类特种设备，所以对所用金属材料有较高的要求，在金属材料入厂时需要对材料的化学成分、力学性能、工艺性能以及无损检测等方面进行检验检测。首先要核查材料的质量证明书，确保检验项目与订货合同以及相应材料相符。对于有无损检测要求的钢板，一定要认真核对每张钢板的无损检测报告。验收合格的材料做好标记，并且根据规格、型号的不同分类存放。确保检验人员的专业性，做好检测仪器的检查工作，从源头上做好材料的质量保障工作。
2.2 加强部件成型质量检验
在锅炉部件成型过程中，为了减少因为变形而产生的应力，应该根据材料的化学成分、力学性能、工艺性能等合理成型工艺，避免因为材料本身塑性、韧性差而在较大变形后出现集中应力。根据成型工艺不同，可有选择性的进行应力热处理。在部件成型后应该进行全面的宏观检查，并且增加表面无损检测的比例，尤其是对于有拼接接头的材料，对于成型后的小圆弧过渡区还应该增加无损检测。
2.3 提高焊接质量控制
为了减少和避免焊接缺陷，首先，做好焊接工艺的评定工作，确保锅炉所有受压元件均适用于焊接工艺。其次，根据焊接材料和焊接要求选择适应的焊接工艺和焊接方法，做好焊后热处理工作。再次，操作人员严格按照焊接工艺要求执行，并且做好焊接现场的防护工作。最后，根据碳当量法和屈服强度法来判断材料是否有延迟裂纹倾向，对于有延迟裂纹倾向的材料，在焊接完成24h或者48h后进行无损检测，以确定是否有延迟裂纹。 2.4 加强焊后热处理操作
焊后热处理是消除焊接应力的重要手段，能够有效防止延迟裂纹的出现。焊后热处理的质量控制尤为重要，应该根据实际情况选择适宜的保温时间和保温温度，控制好测温点的位置和数量，一定要具有代表性且测量精准。对于有延迟裂纹倾向的材料，在焊接完成后要立即进行焊后热处理。
2.5 提高无损检测的质量
掌握合理的無损检测时机可有效提高延迟缺陷的检出率，对于焊接过程中的无损检测可根据焊接工艺、焊接结构等因素选择适当的检测时机。在检查完焊接接头的尺寸以及外观质量后即可进行无损检测，对于有延迟裂纹倾向材料的无损检测时机可参照2.3部分内容。选择两种无损检测方法进行优势互补，比如UT和RT结合使用，可提高缺陷检出率。选择有资质、技术水平高的人员进行检测。
2.6 加强电站锅炉安全检验工作
为了减少电站锅炉在后期运行中出现缺陷，应该做好定期检验工作。在锅炉运行状态下，可对锅炉外部进行安全运行状况、安全附件、安全保护装置以及安全管理等内容进行检查。在锅炉停炉状态下，可对锅炉内部进行壁厚测定、无损检测、硬度检测、金相检验等。根据以往的工作经验，可合理制定检验周期、检测位置和检验内容，最大程度的减少和避免延迟缺陷的发生。
3 结语
质量缺陷是电站锅炉安全运行面临的重要问题，由于电站锅炉在制造、安装过程中的工序较为复杂，在每道工序都有可能产生缺陷或者潜在的缺陷倾向。对于当时能够发现的缺陷可以通过返修的方式进行消除或者恢复，但是延迟缺陷是无法及时发现的，所以潜在的安全威胁较大。任何一个小的缺陷源在受到各种因素的影响下都有可能形成缺陷并进一步扩展，所以要高度重视延迟缺陷问题。经过长期的工作，对电站锅炉延迟缺陷产生的原因及扩展条件会有一定的总结，然后做好应对措施以避免或者减少延迟缺陷的出现，通过各种手段提高延迟缺陷检出率，为电站锅炉安全运行创造有利条件。
参考文献
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