专题讲座1-火力发电厂金属技术监督及锅炉监察管理

火力发电厂金属技术监督及锅炉压力容器安全监察吉林省电力科学研究院刘铁军2010年1．金属监督及锅炉监察全过程、全方位管理1.1重要性•电力行业初期开展四项技术监督专业之一；目前9项监督（金属）、5项管理（锅炉监察）。•受监金属部件损伤破坏事故率占发电机组事故率≥70%。•原电力部长史大桢说过：“不重视电站锅炉压力容器安全，将厂无宁日！”。全国发电企业前50年发电机组非停事故率公认统计数据：•电站锅炉事故率占机组事故率≥60%；其中：•焊接质量事故率占锅炉事故率≥40%；占机组事故率≥24%；•锅炉受热面爆漏事故率占锅炉事故率≥60%，占机组事故率≥36%；•其他金属部件损伤事故率占机组事故率≥10；•受监金属部件损伤破坏事故率占机组事故率≥24+36+10=70%。火力发电厂主专业--机、炉、电。金属专业作为辅助专业，因金属设备事故率高、对机组安全、稳定运行影响很大，2/3以上机组非停都与金属受监部件失效有关。金属监督工作已经引起各发电集团公司、发电厂各级领导及监督、检修和运行专业人员的高度重视。金属监督的重要性不言而喻。技术监督主干规程•火力发电厂金属技术监督规程（监规）—DL/T438-2009•电力工业锅炉压力容器监察规程（锅规）--DL612-1996•电站锅炉压力容器检验规程（检规）--DL647-2004•监督工作必须依据规程，杜绝习惯性违章、以经验替代规程；•强制性规程必须熟练掌握并运用；•及时更新使用有效版本，防止使用过期作废规程。1.2受监金属部件失效特点•火电厂受监金属部件材质不同、工作环境不同，损伤失效特征也不同。•金属固有特性决定不同金属部件的使用寿命不同。运行工况发生变化（如温度、应力、腐蚀、磨损等）或金属部件存在原始缺陷，都将加剧金属部件损伤速度而最终提前失效破坏。1.2受监金属部件失效特点•受监金属部件损伤破坏不可避免，任何金属材料都有设计使用寿命。•定期进行锅炉和压力容器外部和内部质量检验，开展全方位、全过程的技术监督管理，可以及时发现受监金属部件缺陷，通过消缺处理及时消除事故隐患，将事故率降低到最低限度。2金属监督与相关专业关系全方位金属监督几乎涵盖火电厂各个专业及部门：•锅炉、汽机、化学、热工、检修、物资等部门；•金属、焊接、本体、管阀等班组。金属损伤和失效暴露的是现象，其本质涉及到各相关专业运行和检修过程监督管理中存在的问题。治标必须治本。2.1锅炉专业•锅炉燃烧方式调整不当，火焰中心偏斜或上移，导致受热面管壁温度升高超温过热爆漏；•受热面管外壁结焦、内壁结垢导致传热性能下降，汽水循环不畅将导致冷却作用降低，将引起受热面管壁超温过热爆漏；•启炉期间管系膨胀受阻，支吊架失载和超载，焊接残余应力，弯管塑性变形等引起的附加应力作用，将会产生局部应力集中。长期运行将加速管材蠕变、疲劳损伤破坏。2.1锅炉专业•运行中监控受热面管壁不超温，主蒸汽和再热蒸汽不超温超压。•高温承压部件温度越高、应力越大、运行时间越长，蠕变损伤破坏速度越快。•检修期间检查膨胀指示器完好，启炉期间检查膨胀指示器位移值在设计范围。•管道支吊架检查每年全面检查一次并记录存档。•检查发现锅炉运行记录“只记不看”。异常数据无审核、分析、处理、反措。（有受热面壁温超温达40-50℃，竟无人发现并上报分析处理）。•存在问题：异常不记录、记录不分析、分析无措施、措施无闭环。2.2汽机专业•重要受监部件：大型铸件--汽缸、高速转动部件--转子、叶片、螺栓等。•螺栓--紧固件：承受高温和预紧力作用，长期运行后会发生应力松弛现象。a预紧力过小会导致汽缸密封面泄漏；b预紧力过大会引起螺栓内应力增加，在高温下长期运行会发生蠕变现象。将导致金相组织提前发生变化（如网状组织）而发生脆性断裂。2.2汽机专业检修注意事项•使用大锤拆装螺栓无法控制预紧力，冲击力易造成螺栓损伤甚至断裂。•使用火焰直接加热拆卸螺栓无法控制温度，易发生螺栓金属组织过热、过烧，甚至局部烧熔。DL/T439-2006《火力发电厂高温紧固件技术导则》4.3.2条款规定：螺栓中心孔局部烧伤溶化应作报废处理。•松花江电厂2007年、2008年连续2年发生螺栓孔局部火焰加热烧熔事件，专门下发监督意见单要求报废处理，造成很大经济损失。检修建议使用液压紧力扳手拆装螺栓，根据规定控制螺栓预紧力在设计值内。2.3热工专业•各类温度、压力等计量表计，监测承压部件正常运行。•热电偶布设焊接紧密牢固，补偿导线设计合理，测点位置显示准确，计量表计定期校验。任一环节出现差错，都会影响受监金属部件运行温度、压力的准确性。•依据运行规程要求，监控主蒸汽管道、受热面管壁温度、压力在规定参数内运行。如果表计出现误差，全部监控过程将流于形式。2.4化学专业•控制汽水品质符合规程各项指标，避免结垢、腐蚀、积盐。•定期汽水品质化验分析，发现超标异常数据应及时分析、查找原因。•水冷壁管内壁发生垢下腐蚀，甚至氢脆爆管，与定期汽水品质监控质量有关。2.4化学专业案例：某电厂过热器频繁爆管，爆漏位置无规律。割管取样检验，金相组织严重球化，证明管壁长期超温过热。全部更换过热器后不久，又相继发生无规律爆管。多次割管取样检验，金相组织短期内再次发生严重球化，表明管壁仍存在长期超温过热现象。频繁爆管迫使电厂堵管处理。一次抢修中无意发现联箱短接管内严重结垢，扩大检查发现，因没有更换该联箱，联箱短接管内全部严重结垢，蒸汽通流面积缩小严重降低了蒸汽对管外高温烟气的冷却作用，致使管壁长期超温过热最终导致频繁爆管。2.5物资供应•火电厂金属技术监督规程2000版新增监督项目。•受监金属部件储运监督管理除执行物资管理有关规定外，还应执行金属监督要求的相关技术条件。•受监金属部件、钢材、焊材必须附质保单、合格证；健全入库前金属检验委托制度；金属检验合格后分类标识存放，避免错收错发；焊接材料应上架摆放、有效期1-2年（超期作工艺评定），库房湿度控制≯60%；钢材存储防锈蚀、不锈钢禁止直接接触碳钢架等。2.5物资供应•全省发电企业每年都会发现错用钢材事件。受热面管错用低等级材质，将在短期内发生爆管事故，造成机组非停。•案例2010年6月，电科院在松原油田热电厂监督检查发现，汽机侧主蒸汽母管一个三通错用碳钢材质（原设计材质12Cr1MoV，运行温度535℃/压力8.8MPa，累计运行时间49617小时）。下发监督预警单更换后检验发现，金属组织发生严重球化、严重石墨化和局部蠕变裂纹。该三通已处于即将爆破的临界状态。究竟在哪一环节发生错用已无法考证，表明该厂金属监督工作不到位。2.6试样加工要求：执行规程正确、提供加工图纸规范、试样标记无误、验收合格送检。注意事项：•试样加工尺寸符合图纸要求；•火焊切割预留机械加工区段，防止金属过热发生组织变化；•小径管条形试样两侧平行、表面光洁度符合标准要求；•试样追踪标记，向火与背火、冲击试样开口位置、取样位置等杜绝错位。•断口表面避免人为二次损伤。任一环节出现差错都会使试验数据严重失真，导致分析结论失误。3锅炉受热面监督管理•严格执行规程、标准DL/T939-2005《火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则》DL/T438—2009《火力发电厂金属技术监督规程》9.受热面管子金属监督•建立锅炉受热面管监督数据库（包括历年受热面管泄漏试验分析结论、检修割管取样金属检验结果、锅炉运行异常工况等）。•发生受热面管泄漏时及时提供相关统计数据，配合金属检验结果综合统计分析，可以更准确的查找出泄漏原因，并因此制定科学的防范措施，实现受热面管预防监督目的。3.1受热面管泄漏特点过热器：•管外壁承受高温烟气加热，管内承受高温、高压过热蒸汽作用。金属壁温处于钢材蠕变温度下，接近管材极限许用温度。•主要失效类型：长时超温过热。其次结垢、腐蚀、蠕胀、磨损、短时超温过热。3.1受热面管泄漏特点水冷壁：•位于炉膛内壁四周，直接吸收炉膛高温火焰辐射，把水加热变成饱和水的汽水混合物。•运行中如果水冷壁联箱有异物堵塞、汽包水位偏低、集中下降管带汽或受热不均等都可能造成超温过热。•主要失效类型：短时超温过热。其次结垢、腐蚀、磨损、长时超温过热等。3.1受热面管泄漏特点再热器：•管外壁承受高温烟气加热，管内流动密度较小的中压蒸汽。•金属壁温处于钢材蠕变温度下，常接近管材极限许用温度。•主要失效形式：长时超温过热、蠕胀、磨损和腐蚀。3.1受热面管泄漏特点省煤器：•位于烟气温度较低区域，一般不会发生过热。•主要失效形式为烟气磨损，积灰和腐蚀也会引起失效。3.1受热面管泄漏特点•分析锅炉受热面管泄漏原因时，应综合分析诊断。•借鉴以上统计数据，对泄漏频繁的部件调查分析，查找原因。•协调多专业综合治理，达到标本兼治目的。3.2建立受热面管监督数据库•目前部分电厂在爆管后，现场割管取样，委托金相检验、光谱分析、机械性能常规试验等。收到金属检验分析报告（如长时超温、短时超温、疲劳、腐蚀等）后，报告归档，工作宣告完成。•锅炉受热面管失效首先应由金属检验后做出分析结论。而具有指导意义的工作应利用金属失效结论，继续分析查找引起金属失效的相关专业的运行、检修原因，完成监督闭环监控。3.2建立受热面管监督数据库•将历年受热面管泄漏试验分析结论、割管取样检验结果和锅炉运行异常工况进行数据录入。•通过数据统计分析，可以从中查找出受热面管泄漏规律性，甚至达到区域性防范的目的。•统计数据越多，分析结论越准确。•有的电厂在同一部位连续发生几次同类型泄漏，历次检验报告都在档案中束之高阁，没有发挥监督数据库的有效作用。4．检修焊接技术监督•4.1焊接技术监督现况•影响焊接质量因素：焊工实际操作技能、焊接培训质量、焊接技术管理、焊接材料储运管理、焊接工艺评定、焊接工艺作业规范、焊接质量验收等。•存在问题：监控措施可操作性差、管理工作不到位。部分专工甚至将焊接监督推给焊接班负责，没有实现对焊接质量二级监控职能作用。4.2焊工持证上岗动态监督管理•国务院第373号令《特种设备安全监察条例》明确要求特种设备作业人员必须持证上岗。•电力《焊工技术考核规程》规定：未取得合格证、合格项目过期、从事合格证非合格项目焊接均视为无证上岗。•电力行业焊工技术考核一直同时执行两部规程：《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》国家质检总局《焊工技术考核规程》DL/T679-1999电力行业。目前两部考规都在修编中，电力考规与国家考规力求一致，项目代号正与国际标准接轨。4.2焊工持证上岗动态监督管理•比较两部规程，电力标准对培训考核项目划分较细，考核标准严格，实用性强。•鉴于电力行业高温高压承压部件的特殊性和重要性，发电企业焊工一直同时考取国家和电力行业分别颁发的焊工合格证。•监督专工应了解两部焊工考核规程，熟悉焊接考核项目及其代号，焊接检验项目及其评定标准，各类焊工适用工作范围等规定。•建立焊工持证合格项目管理台帐。保证焊接检修动态监控过程中，焊工持证合格项目不超期、不超项。4.3焊接培训管理•检修焊接工程质量取决于焊工实际操作技能，焊工技能取决于焊接培训教育质量。•电厂应安排焊工定期进行持证合格项目的实际操作练习考核。•批量和重要受监金属部件焊接时，应组织焊前练习和允许性模拟考试。•检修焊接作业实现对焊工持证上岗动态监控管理。焊工上岗持证必须，但持证并不代表水平。•近年各类焊工比赛、调考活动存在一定弊端。检修焊接工作由焊工群体完成，而非个别选手所能胜任。焊接培目的应是推进焊工全员的实操水平的提高。4.4焊接材料储运监督管理•实现焊接工程质量监控的一项重要环节。•焊接材料进入检修环节前，历经采购、运输、存储、收发过程。任何一个过程管理失控，都会出现焊接材料变质、生锈、甚至错用材料。•存在问题：焊接材料入库无质保书，对分供方无评价选择，验收管理制度不健全，库房存放条件不符合要求，无温度、湿度监控管理措施，存放超期变质锈蚀等。•焊接班组焊接材料重复烘干次数和返库焊材回收再使用监督管理失控。保证不使用超期变质焊材、不错用焊材是焊接材料储运管理的一项重要监控目标。4.5焊接工艺作业规范监控•现代理念：焊工不但