机械矫正技术在电站锅炉炉膛水冷壁整形中的应用

马 利

（同煤集团王村煤业公司水暖科， 山西 大同 037003）

引言

在电站锅炉的日常使用过程中，水冷壁管结构较易产生形变，因此水冷壁管变形后的整形工作是保持锅炉性能的关键。但是在以往的水冷壁管整形工作中，由于没有掌握其形变规律，只得通过水冷壁管的更换来进行维修，造成成本的浪费。近年来，随着人们对于水冷壁管变形研究的深入，机械矫正技术被广泛应用于水冷壁整形领域。

1 电站锅炉水冷壁机械矫正分析

机械矫正技术是通过机械力的作用改变水冷壁管的形状，从而使其恢复正常的状态，提升锅炉运行的安全性，并且取代传统的水冷壁管更换模式，具有较多的优势。首先水冷壁管机械矫正的操作较为简单，只需要小范围地作业，不仅省去了大型吊装设备的使用，还节约了大量的人力。同时由于避免了吊装设备的使用，也就不需要在锅炉结构上进行吊装开口工作，避免了作业过程对于炉体结构的破坏，可以保障炉体结构的稳定。另外机械矫正施工操作最大的优势便是不再需要购入一整套新的水冷壁管系统，大大节约了维修成本，可以有效减少运行成本。

首先，机械矫正是通过对于水冷壁管施加机械力进而使其发生形变进行整形工作，这一过程中水冷壁管容易产生冷作硬化，水冷壁管材料的塑性能力也会大幅下降，导致水冷壁管脆性变大，影响其日常使用。因此，机械矫正作业对于水冷壁管材料的塑性要求较高。

其次，在电站锅炉水冷壁管整形工作中使用机械矫正技术时，在操作前需要了解水冷壁管的形变状态，因此近年来人们加强了对炉膛爆炸爆燃后水冷壁管形变规律的研究。在电站锅炉炉膛发生爆炸爆燃时，水冷壁管会受到巨大的冲击，而这个冲击对于水冷壁管形变的影响大致分为两类。一是巨大的冲击破坏了水冷壁管内部的连接结构，这样水冷壁管系统就失去了整体性，连接处的断裂释放了巨大的冲击力，水冷壁管形变较小[1]。二是当水冷壁管整体结构不被破坏时，其形变大多是以爆炸受力为中心向两侧递减的均匀受力弯曲，壁管整体受力变化较为均匀，不会发生受冲击而弯折，因此形变幅度较小。同时在炉膛内部的水冷壁管周围也设有刚性梁结构，可以有效传导爆炸冲击力，将之转移到炉尾结构，有效保障了炉膛的安全。根据以上分析，我们可以看出炉膛爆炸爆燃导致的水冷壁管系统形变不会造成水冷壁管的材质发生性能的劣化，而且产生的是塑性形变只需要通过机械较位便可以恢复正常使用状态，因此在电站锅炉水冷壁整形工作中使用机械矫正技术十分适宜。

2 电站锅炉水冷壁整形工艺分析

1）需要调查水冷壁管系统的形变状态，掌握形变范围及程度，随后再根据实际情况选择机械矫正工艺，根据不同的水冷壁管结构选用不同的矫正工艺，目前常见的水冷壁管类型见图1。而在机械矫正工作中，最为关键的步骤便是将水冷壁管的应力进行释放，这一过程中需要使用千斤顶及起重滑轮等设备进行辅助。

图1 常见水冷壁管类型

2）对电站锅炉水冷壁管进行整形时，需要对不同部分的水冷壁管进行分别整形，而且在机械矫正作业之前需要对周边的锅炉水冷壁进行加固，以确保其可以在水冷壁管矫正施工时提供有效支护，确保机械矫正工作的顺利进行。

3）要进行施工计划的制定。在这一过程中，需要派专业的检测人员对水冷壁管进行整体的检测，确认水冷壁内测是否有开裂、破损等结构性问题，同时通过整体观察确定水冷壁初步确定形变范围及程度。在此基础之上，为了确保机械矫正施工的质量，还需要对于水冷壁管的材料性能进行测试，不仅要测试其塑性，还要在实验室对后期的矫正工作进行模拟，从而进一步确定施工工艺。当前还可以结合计算机系统对于整体的水冷壁管内部应力状态进行分析[2]。

4）要进行水冷壁管的应力释放。由于炉膛内部刚性梁结构的存在，水冷壁管形变的发生往往是因为水冷壁位移导致的刚性梁塑性形变而引起的。因此刚性梁的拆除工作是水冷壁管应力释放的关键，需要拆除开刚性梁，并切割部分的管屏鳍片，释放部分应力让水冷管壁恢复塑性形变状态。在应力释放完成之后，需要在炉膛内测的管屏鳍片之上焊接钢丝，并根据之前的施工设计将这些钢丝与管壁的牵引点相连接，在牵引点连接之后，要确保管壁受到的牵引力均匀，为后期的应力调整过程打下基础。在膜式管壁牵引工作完成之后，便是进行管壁的调平，在这一过程中首先需要进行初步的管壁调平，需要及时调节管壁的受力状态，在水冷壁管整体受力状态达到平衡之后还要对水冷壁管的平整度进行检查，而对于不平整处的调整矫正需要利用起重滑轮及千斤顶进行受力调节，在必要时还可以通过切割管屏鳍片加以调整[3]。完成这一工序后，锅炉水冷壁管的模式管壁已经初步恢复了平整，也基本可以满足日常使用的要求，此时需要进行水冷壁管系统的状态检查，确保机械矫正工作符合设计要求，避免了日后的二次施工，减少人力及成本的浪费。当确保机械矫正整形后的水冷壁管性能后，需要对于整形后的水冷壁管进行加固，加固点要分布均匀同时要考虑其受力状况对关键部位进行重点加固，在确保水冷壁管结构的稳定后进行刚性梁的安装。在此之后需要对于水冷壁结构进行加固与恢复，从而完成水冷壁整形施工。还需要对矫正后的炉膛尺寸进行检测与调整，使炉膛恢复设计尺寸并进行整体加固，确保锅炉的工作状态。

5）对矫正后的锅炉结构进行整体的检测，利用金相分析、磁粉探伤等工艺检查水冷壁结构是否存在问题，并检测水冷壁的硬度及塑性参数测量，确保锅炉使用的安全性[4]。同时需要建立锅炉水冷壁管的数据记录平台，在进行机械矫正整形时需要对于水冷壁管的参数进行记录与分析，并通过数据分析优化矫正工艺，提升施工效率。同时在施工结束后，也要对于施工信息及水冷壁状态进行数据的归档，这些信息的记录便于日后进行水冷壁整形工作时技术人员更好地掌握水冷壁的状态。

3 结语

利用机械矫正进行锅炉水冷壁的整形，可以有效减少施工的人力及成本，具有光明的应用前景。因此，需要掌握水冷壁状态，合理设计机械矫正工艺，做好应力释放及受力调节工作，并在矫正后检测水冷壁及锅炉状态，确保水冷壁整形工作效果，保障电站锅炉的安全运行。

[1]马凯，韩文涛，阎维平，等.电站锅炉炉膛强化传热分区段计算方法优化[J].动力工程学报，2017，37（10）：773-779.

[2]沈国清，张世平，安连锁，等.基于声阵列的电站锅炉水冷壁泄漏定位研究[J].动力工程学报，2014，34（11）：843-849.

[3]盛青军.电站锅炉螺旋水冷壁射线探伤贴片方法改进[J].河南科技月刊，2013（3）：44.

[4]李子唯.浅谈电站锅炉膜式水冷壁监造质量控制要点[J].工程技术，2016（12）：323-324.