浅谈9F级燃气-蒸汽联合循环余热锅炉产品安全性能的监督检验

2 0 0 5 年第 3 期 特种设备安全技术 2 1 浅谈 9 F级燃气蒸汽联合循环余热锅炉 产品安全性能的监督检验 陈钢 9 F级燃气蒸汽联合循环发电机组所配余热锅炉 为三压再热式卧式 自然循环型， 是杭州锅炉集 团有限 公司 2 0 0 3 年通过引进美国 N 公司技术开发的， 在 国家“ 西气东输” 首批 1 9套项 目中， 一举 中标其中的 1 6 套。 燃气蒸汽联合循环发电系统是由燃气轮机发 电系统和余热锅炉蒸汽轮机联合循环发电系统所 组成， 是 目前世界上发展极为迅速的一种高效、 低污染 发电技术 ， 它相对于燃煤电站来说具有效率高， 建设周 期短、 启动快、 调峰能力强 ， 占地面积小、 用水少、 污染 程度低 ， 单位功率投资省等优点， 这类机组发电有利于 改善电网结构， 特别适合用于地区调峰发电， 对我国当 前的电力供应尤其是“ 【 东输” 工程的实施具有重大 意义。 对于 9 F级燃气蒸汽联合循环余热锅炉其燃 气轮机为美国C E一 9 F A和 日本三菱 M7 0 1 F燃气轮机 功率 2 5 0 MW， 余热锅炉功率 1 3 5 MW。余热锅炉无 补燃， 卧式 自然循环 ， 露天布置。主要参数为 ： 烟气流 量 2 3 7 0 t h ； 再热蒸汽压力 2 1 MV a ； 烟气温度 6 0 4 ； 再热蒸发量 3 0 8 t h ； 额定出力 1 3 5 MW； 再热蒸汽 温度 5 6 3 ； 高压蒸汽压叻 9 7 MV a ； 低压蒸汽压力 0 3 4 MV a ； 高压蒸发量 2 8 2 t h ； 低压蒸发量 4 2 t h ； 高 压蒸汽温度 5 6 4 ； 低压蒸汽温度 2 7 0 ； 余热锅炉利 用率 9 7。 9 F级燃气蒸汽联合循环余热锅炉主要 由锅 筒、 集箱、 鳍片管、 模块 、 钢结构、 管道这 6 部分组成 ， 主 要换热元件是由螺旋鳍片管组装而成的 6大模块 ， 鉴 于这种特殊性下面着重分析讨论鳍片管、 模块的设计、 工艺、 制作的主要环节以及监检要领。 1 #模块 ： 高压过热器 2 #、 再热器 2 #； 2 #模块： 高压过热器 1 #、 再热器 1 #； 3 #模块： 高压蒸发器、 中压过热器、 低压过热器 2 #； 4 #模块： 高压省煤器 1 #、 中压蒸发器； 收稿 日期： 2 0 0 5 01 -2 0 5 #模块： 高压省煤器 2 #、 中压省煤器 、 低压过热 器 1 #、 低压蒸发器； 6 #模块： 给水加热器 l #、 给水加热器 2 #。 高 压 锅 筒 习 泵 1 - 0 i j j 、 l I 毹 i j I l i I ： _ ： ： ， i I ：_ I I l 秆 I 哪 I t1 l I _ _- 。 - - _ - 。 I j I l j 謇 盔 辜- ；霹 I 目 【塌 !C i 高压省煤器 给水预热器 图 1 9 F级燃气蒸汽联合循环余热锅炉简图 锅炉制造监督检验按 条例 、 蒸规 和 锅炉压力 容器性能监督检验规则 要求， 采用审查资料， 工艺过 程抽检和现场监督相结合的方法 ， 具体程序如下。 第 1 部分 ： 螺旋鳍片管的制造、 检验和监督检验 ： ( 1 ) 螺旋鳍片管按钢带绕制方 向可分为左旋和右 旋， 制造鳍片管的管子和钢带材料应符合设计图样及 有关标准 ， 材料代用应按规定办理手续 ， 材料( 包括焊 材) 必 须 经 检 验 部 门 按 J B T 3 3 7 5规 定 进 行 检 验 ( A S 材料按 A S ME要求) ； ( 2 ) 管子表面应光滑、 无褶皱、 凹坑、 裂纹等缺 陷， 管子应逐根进行水压试验 ， 压力为最高允许工作压力 的 1 5倍 ， 表面须打磨 ， 彻底清除铁锈 、 氧化皮、 油脂 ， 合金钢管子应逐根进行光谱分析； ( 3 ) 钢带表面应光亮， 无褶皱、 毛刺、 缺 口等缺 陷， 应成卷交货 ， 碳钢和不锈钢为退火状态 ， 合金钢为热处 理状态 ， 并清除表面铁锈、 氧化皮、 油污 ( 脂) 涂层等缺 维普资讯 2 2 特种设备安全技术 2 0 0 5年第 3期 图 2 监检程序图 陷， 合金钢材料的钢带应进行光谱分析 ； ( 4 ) 拼接 ： 管子不允许拼接， 钢带允许拼接 ； ( 5 ) 焊接须按规定进行焊接工艺评定 ， 应由经考核 合格的高频电阻焊接专门人员进行 ， 钢带与管子间焊 接应 良好， 其焊缝熔合宽度应大于等于 9 0 的钢带厚 度， 鳍片管及其试样焊后应打上焊工代号钢印， 焊缝未 熔合以及几何尺寸应符合有关要求； ( 6 ) 应按评定合格的工艺进行鳍片管焊制 ， 在生产 时应焊取模拟试样管 ， 试样管长度不小于 4 0 0 mm， 每 台设备应每班制取检查试样管一个 ， 当连续 3天试样 合格时， 当 L 1 2 m 时， 可按每 1 0 0根为一批制取一 个检查试样管， 当有任一试验项 目不合格时， 应取双倍 复试 ， 仍不合格应隔离 ， 特殊检查， 解决后方能继续生 产 ， 并重新开始制取试样管； ( 7 ) 试样管检验项 目主要有 ： 外观与尺寸 ， 熔合率， 硬度试验； ( 8 ) 制造过程检查主要为 1 0 0 外观的 目测检查， 焊缝 中断处， 必须仔细检查连接部位 ， 保证无焊穿。设 备重新启动调整绕制的第一根鳍片管应认真检查 ； ( 9 ) 每批鳍片管按 1 0 抽查主要项 目： 尺寸偏差、 任 一 单位长度内鳍片数量、 鳍片高度、 开齿高度以及直线 度、 焊缝质量、 管子及鳍片侧面质量、 合金钢光谱分析； ( 1 0 ) 水压试验 ： 为最高工作压力的 1 5 倍 ； ( 1 1 ) 鳍片检验合格后应喷防锈油搬运。贮存及运 输时鳍片管每层用水平木板 隔开， 长途运输应用包装 架。 监检主要在工厂 自检合格基础上进行， 主要是资 料审查、 现场抽查。可进行如下审查工作 ： 鳍片管结 构简图； 主要尺寸及偏差检查结果 ( 鳍片管外形尺 寸， 鳍片外圆直径、 高度、 数量等) ； 熔合率测定值 ； 硬度试验值； 拉脱强度值 ； 焊接电流调试值 ； 光 管及鳍片材料质量证明书。 第 2部分 ， 模块的制造检验与监督检验 ： 模块主要由集箱、 鳍片管、 防震支架、 隔音板、 挡烟 板、 顶部护板及保温。膨胀装置等组成 ， 模块的制造、 组装、 检验应符合图样及技术条件文件的要求 ， 并应符 合 蒸汽锅炉安全技术监察规程 及 D L 6 1 2 电力工业 锅炉压力容器监察规程 和有关国家标准， 锅炉行业标 准的规定。模块的制造必须十分重视。其原 因是 9 F 燃机模块一旦发生泄漏将无法方便的采用堵管或补焊 的方法进行返修。返修费用将高达几百万甚至几千 万。返修的周期也很长。因此制造厂在制造中提高了 各项措施。 监检人员在巡视过程中要帮助制造厂共同把关。 具体为： ( 1 ) 料人厂时应按照 J B T 3 3 7 5的规定进行验收， 用 A 便 材料应按相应 A 便 材料标准进行验收， 材 料代用应按规定办理代用手续 ； ( 2 ) 制造工作温度大于或等于 4 5 0的高温承压 件的材料， 应有化学成分， 常温和高温力学性能、 许用 温度、 低温冷脆转化温度 、 疲劳性能试验数据和无损检 验合格证明书； ( 3 ) 受热面管材应按规定项 目逐根进行无损检验， 必要时还应进行金相组织检验 ， 受压材料应按规定进 行标记及移植。在装配前要进行海绵球通球 ， 以清理 垃圾； ( 下转第 2 4页) 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m 2 4 特种设备安全技术 2 0 0 5年第 3期 表 4 有意义的声发射定位源信号 编号 强度( d B ) 事件数 强度经衰减圆整后( d B ) AS1 64 3 1 0 3 E A 5 3 2 7 5 C AS 3 5 0 2 7 1 C 其中 A S 3在母材， A S l 、 A S 2在主焊缝上， 根据综 合分析和评定结果确定 A S 1 、 A S 2 、 A S 3需进行常规无 损检测 ( MT、 UT) 复验， 同时确定对在整个检测过程 中出现较多的声发射定位源位置区域进行 MT、 U T抽 查 。 焊缝 焊缝 图 2 4 缺陷分析与处理 根据声发射所采集到的信号强度与 U T检测结 果 ， 对 1 处可疑缺陷进行返修。对 A S 1进行了打磨， 打磨至约 8 l ll m深处， 发现了夹渣， 并且夹渣两端处发 展成两条裂纹 ， 是一个 由夹渣引起的裂纹缺 陷， 直至 1 2 l ll m深处 ， 经 MT复核缺陷消除， 根据返修方案 ， 对 打磨位置进行补焊， 经 MT、 UT复检合格 ( 见图 2 ) 。 5 综述 ( 1 ) 声发射检测虽不能确定缺陷性质 ， 但能提供压 力容器整体状况 ， 同时为检验 中未抽检部位 的风险承 担提供有力的保障， 另外 ， 在整体检测过程中还能提供 接管角焊缝内部缺陷的活动情况 注 ： 一般对接管角焊 缝的检测局限于表面探伤) ， 这是其它常规无损检测不 能比拟的。 ( 2 ) 利用 3 2 通道声发射仪对 1 0 0 0 m 3 球罐进行一次 性整体检测， 若探头的灵敏度较低的话， 可能达不到预期 的效果， 建议最好使用更多通道的声发射仪进行检测。 ( 3 ) 对有意义的声发射定位源位置标定时， 由于衰 减等因素对实际的信号源位置产生影响， 因此需要对 标定位置范围尽可能大些 ， 这样能确保源位置在范围 内， 避免造成漏检。 ( 4 ) 综合本次开罐检验结果， 在 MT、 U T抽查部位 除声发射定位源外基本未发现其它超标缺陷， 这增加 了声发射检测的可靠性。 作 者重 量 桨磊 伟 凳 宁 波 市 锅 炉 压 力 容 器 检 验 所 浙江 宁波 邮编3 1 5 0 2 0 ( 上接第 2 2页) ( 4 ) 焊接工作应符合 B T1 6 1 3及 蒸 规 的规定， 受压元件的焊接工艺应事先进行焊接工艺 评定， 焊工应按 考规 进行考试； ( 5 ) 集箱内的清洁度 ， 监查人员在集箱制造过程 ， 总装过程， 水压切割后都要检查看一下内部清晰度； ( 6 ) 合金钢件焊缝应按每个焊工的当 日工作量进 行光谱 分析复检， 受热面管子抽 1 0 ， 外径大于 1 5 9 l ll m或壁厚大于 2 0 l ll m， 或工作温度大于 3 0 0 的汽 水管道及管件 ， 应 1 0 0 检查， 鳍片管和集箱连接焊缝 应采用氩弧焊焊接， 渗透检测合格， 在焊接前应做好焊 缝识别编号。鳍片管与集箱的角焊缝要求焊 3道， 接 头错开等， 确保焊接质量 ； ( 7 ) 顶部护板内衬垫不得拼接， 隔音板顶部护板外 部护板的拼接焊缝一般不宜超过一条 ， 拼接板长度不 应小于 5 0 0 l ll m， 所有集箱与顶部护板支撑架连接的 吊挂装置时， 应按图样要求保持 吊架与销轴处于拉紧 状态 ， 并按各焊接销轴， 以管子作为吊挂支撑件的蛇行 管吊挂装置时， 应保证至少有 9 0 的U型弯头与吊挂 支撑管接触。模块装配公差须符合要求 ； 顶部护板上 有多处与膨胀有关的地方， 需特别引起重视。如间隙 要求 ， 不该焊接的部位 ， 伸缩长度等都要在巡视过程中 加以注意； ( 8 ) 1 #和 2#模块 中使用拉拔集箱， 鳍片管与集 箱连接为对接接头。材料大部分为 P 9 1和 7 9 1 等含 C r 量较高的材料。其焊接难度较高， 在生产时必须严 格按焊接工艺要求进行预热、 焊接和后热以及控制热 处理的时间和工艺。焊缝应进行 1 0 0 R T检测， 每条 焊缝作任意一个方向检验