探析锅炉四管的点检管理路径

赵彬

摘  要：为了实现锅炉四管的点检定修管理，本文分析了锅炉四管点检定修管理的基础，并结合实际情况，提出点检定修管理的有效建议，以望借鉴。

关键词：锅炉设备;锅炉四管;点检管理

引言：锅炉四管中的点检定修管理是一种在设备运行阶段以点检为核心（点检人员既负责设备点检，又负责设备管理，点检、运行、检修三方之间，点检处于核心地位，是设备维修的责任者、组织者和管理者），对锅炉设备实行全员与全过程的设备管理模式。点检就是按照定点、定法与定标等原则对设备进行定期的检测，通过检查了解设备的劣化程度与发展的趋势，并针对问题提出防范的措施以及处理方案。点检管理也是预防设备维修的基础，以设备受控为主要的管理目标，保证设备在运行中获得最大的综合效益。 实践证明，在我们发电企业推行点检定修制可以有效防止“过维修”与“欠维修”，保证设备处于健康的运行状态、提高发企业生产的经济性、安全性和可靠性、降低故障发生率，减少设备维护检修费用。

一、锅炉四管点检倾向管理的基础

要实现锅炉四管的点检管理，最重要的就是要有数据的积累，这也是实现劣化倾向的分析基础。对四管可量化的点定期的数据测量，从最开始的制造与安装阶段就要开始进行。因此电站锅炉要加强四管的超温统计工作，并在运行中严格控制温度，防止超温是预防承压部件失效的重要手段。由于锅炉四管的寿命是在经验公式与试验数据的基础上建立的，不管是管径胀粗还是壁厚减薄，或是管子的金相组织结构变化等。在四管全寿命的过程中，劣化的情况都是非常微小的，并且原始制造或安装时产生的误差是不能忽略不计的。例如按照《高压锅炉用无缝钢管》的标准制造的管子，要求其管徑出现最大的误差大约在0.2mm，壁厚的最大误差大约在±10%。由于相关的规定要求管子每年的磨损不能超过0.2mm，因此，原始的制造误差将会给管子寿命估算的精准度带来一定的误差。又如管材的原始金相组织结构，有一些合金管材在出厂时球化就已经达到要求的程度，如果不对其原始形态做相应的采集与记录，就会作出错误的判断，最终导致决策的失误。因此要按照金属监督的要求，加强四管的金属无损检测工作，并做好检测台账工作，对四管及时进行（光谱、硬度、厚度、超声、磁粉、射线、金相）检测，发现问题及时处理。目前新型材料的应用逐渐增多，旧材料元件已经不能满足锅炉运行的可靠性要求，需要及时进行新材料、新工艺元件更换。如锅炉水冷壁T23材质的管道更换，铸造堵阀更换为锻造堵阀等等。监控新材料的寿命更是一项重要的措施，检验一个新型钢种的性能不能只在实验室中，对于在实际的运行中进行的监督与检验也是非常重要的。因此，从长远的发展角度来说，应积极的建立新型材料的原始数据库，并实时监测运行的过程，以此获得的数据，对于整体的管理具有非常重要的意义。

二、点检定修制在锅炉四管上的应用

锅炉四管的爆漏事故是导致发电机组停机的重要原因，电站锅炉事故占火电厂非计划停机?37-60%。 2016?有数据显示：超临界锅炉事故占火电厂非计划停机?58%;平均每台炉非计划停机：1.58次/炉.?，燃煤电站高温受热面爆管泄漏问题严重，约占机组停机事故的2/3。要如何实施对锅炉四管的点检，并有效的提升其在可靠性方面的发挥，是相关的技术人员必须面对的课题。锅炉四管全部都在炉内，在运行中出现的压力、温度、声响及流量等，都不能够代表锅炉设备劣化的程度。在管子因出现磨损、过热及腐蚀等原因导致的严重劣化情况，在未发生爆炸以前，都不会影响锅炉的正常出力与正常的运行使用，而发生的劣化情况，也不能以任何的信息方式在运行过程中传达给工作人员，因此，锅炉四管点检就要将点检的重点放在停机解体点检上进行。以可靠性为中心的维修（RCM）是目前国际上通用的、流行的用以确定设（装）备预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。锅炉四管出现劣化的原因，是随着锅炉运行的时间不断增长，管子由原有的良好状态，转向失效发展的过程。在这发展的时间中，管子的失效程度与失效时间都是有一定函数关联，在不同的时间段内，管子的劣化程度也不尽相同。要对劣化的整个过程进行量化的登记，然后进行相应的统计与分析，最终对劣化的规律进行总结，有效计算出劣化的速度，并估算其剩余的寿命，在确定其彻底失效之前采取相应的检修方法，这就是劣化的倾向管理。锅炉四管的劣化倾向的重点，是能够找到“量化”的“点”，就是说，要重点关注管子的劣化程度。并针对管子不同时期的不同失效程度，采用合适的检测方法，最后用数据将管子的劣化过程表述出来[1]。

（一）锅炉四管劣化倾向监测点的设置

锅炉四管的劣化倾向检测应具备以下特征：一、代表性：就是在管子中设置能够代表劣化状态的点。包含磨损、腐蚀、变形与组织性能的变化，这些都能直接的代表承压部件劣化的情况。二、可量化：指的是各项目的检测表述可以用数值代替，便于数据的统计与分析的进行。三、数据积累：指的是将可量化的检测数据，进行长期的测量与记录（如氧化皮数值测量和水冷壁管壁厚的测量等），为日后的统计与分析打下基础，只有对数据进行积累，才能够有效的实现劣化倾向的分析与管理。由于锅炉四管的范围较大，每个材质的工作条件也不相同，由此产生的问题原因与处理的方式也是多种多样的。就像同一种受热面的管子，其炉型的结构与布置方式也都不同，其失效的形式更是有差别。因此，要具体分析炉型中各种受热面管子的失效形式。

1.蒸发受热面

水冷壁失效的主要原因，是管内壁遭受腐蚀、水循环产生故障导致的过热情况与管外壁的腐蚀。省煤器失效的主要原因，是外管壁出现磨损与管内壁的腐蚀。水冷壁与省煤器出现的失效问题，是导致管壁减薄的最主要因素，因此可以将壁厚减薄量作为蒸发受热面的监测点。由于管子的壁厚从原始的制造到最终失效的整体过程中，不论是磨损、氧化、腐蚀还是机械损伤等因素导致的减薄，都能够通过测量得到具体的数据。因此，壁厚减薄也具有可量化的特性[2]。因此在机组停运后做好锅炉的防磨防爆检查工作时，水冷壁管壁厚测量工作就是重中之重。采用新型高温纳米陶瓷涂层技术进行受热面表面处理，可以有效的降低结焦，减少磨损和腐蚀，提高锅炉受热面吸收炉膛内高温烟气辐射热能力，降低锅炉排烟温度，提高锅炉效率具有重要意义，也是防止和延缓锅炉受热面失效的重要手段。

2.高温过热器及再热器

这种类型的管子出现失效的主要原因，是由于蠕胀、高温氧化及组织变化等因素造成。管材在高温的作用下容易发生很多的变化，例如最常见的蠕变变形，一般表现为管径的胀粗;在出现高温氧化时，其表现为管壁减薄;长期经受高温的状态，还易造成钢材组织的变化，同时也会造成其出现力学性能的改变。由于技术条件所限，锅炉厂对高温受热面壁温危险点的预测方法未考虑炉内烟气量偏差及烟气温度偏差，从而导致高温受热面壁温测点布置位置不能真实反映出实际壁温危险点，而高温受热面处于炉膛内高温区域，其主要传热方式为辐射和对流，由于辐射传热的影响，无法通过测量元件来获得高温受热面的壁温的精确值，管子的内壁氧化膜会对传热产生一定影响，导致管壁出现超温情况，出现管子过热。因此，针对高温受热面可以将管径胀粗、外表面氧化皮厚度及壁温作为主要的监测点。增设锅炉高温受热面氧化皮在线监测及预警系统，在锅炉顶棚上部过热器出口联箱下部安装壁温检测元件，实施监测高温受热面氧化皮的生成、脱落和壁温危险点的情况来大幅度降低因高温受热面爆管而引起的非停事故。

3.内壁氧化膜厚度

当蒸汽的温度达到500～600℃的范围内时，钢管内壁就会出现氧化的反应，会破坏原始具有保护作用的致密氧化膜，并形成氧化皮。碳钢管的氧化皮厚度与使用时的温度有密切的联系，低合金钢的氧化皮厚度与使用的时间也有一定的关联。当锅炉钢的内壁出现氧化后，在其内表面就形成了氧化皮，氧化皮的导热性能较差，导热的系数也比钢材低几百倍。氧化皮能够直接将管壁内的金属温度升高，能够引发合金元素的脱溶与组织球化的加速，最终导致钢材组织与其性能的恶化，不仅会缩短使用的寿命，也易出现爆管事故。一般情况下，每0.01mm的氧化皮就能够使管壁内的温度升高约0.5℃。因此要及时测量锅炉内的管内壁氧化膜厚度，以此了解高温炉管内的超温情况[3]。机组停运检修时要及时进行锅炉氧化皮的检查工作，对氧化皮超标的管道及时进行割管检查并去除并做好超标原因分析工作。

（二）建立锅炉四管劣化倾向的管理体系

1.制定点检定修制标准

技术的标准也是点检定修制管理的核心标准，其主要作用是要对设备的设计数据与相对应的判废有明确的标准。根据技术的标准，制定出科学合理的设备点检标准，并详细的标出监测点的具体位置、检测手段、检测状态及判定标准等。专用点检标准由点检员按照其所管的设备逐台编制，并制作好设备台账便于查找数据。

2.建立数据采集台账

结合基建的安装，采集已经设置好各项目的原始数据，如用卡尺对管径的长度进行测量，用测厚仪对管壁进行厚度的测量，用卷尺对管排的位置进行测量，对金相及力学性能通过割管取样借助于电科院力量获得相应数据建立台账。在检修期间从新进行数据测量更新并比对原始数据。从采集的原始数据情况来说，管子的原始壁厚与管径，在制造的过程中还是有较大的误差，例如低过管子壁厚的最大误差达到了0.40mm，而管子外径的误差达到了0.70mm，这样大数值的误差，如果不是有原始测量的记录，不仅会给倾向的管理带来较大的偏差，也会给判断设备的运行状态造成一定的影响。

结论：综上所述，对于锅炉四管的点检定修管理，要从其失效的特征入手，科学合理的设置状态检测的“点”。并从制造与安装的阶段采集原始数据，构建原始资源的数据库。在运行后期的检修中定期的对状态点进行有效的检测，通过长时间数据的积累与分析，得到劣化倾向的发展与趋势，合理的评估其剩余的寿命。对于水冷壁、省煤器、低温段过热器和再热器管，壁厚减薄量不应超过设计壁厚的30%;对于高温段过热器管，壁厚减薄量不应超过设计壁厚的20%。同时，壁厚应满足按GB/T 16507计算的管子最小需要厚度要求进行更换，为检修提供准确的依据。最后通过有效的管理监督体系，达到锅炉四管点检的管理目标。

参考文献：

[1]王甲安，石岩，孙科，等.火电企业锅炉四管精细化检修管理创新与应用[J].中國设备工程，2021（06）：31-32.

[2]王晓玲，姜胜.预防超临界锅炉“四管”泄漏事故专项培训研究[J].中国电力教育，2021（03）：20-21.

[3]丁培兴.优化锅炉受热面吹灰方式维护锅炉安全稳定运行[J].云南水力发电，2020，36（03）：155-158.