一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法与流程

1.本发明涉及锅炉维护技术领域，尤其涉及一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法。


背景技术：

2.锅炉侧水冷壁上集箱采取整根方式设计，长20.07m，φ273mm
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65mm，15crmog材质。两台机组在电源点中定位于调峰机组，40%~100%额定负荷之间频繁调峰，在机组启停与大幅度变负荷时，集箱与水冷壁管由于所处位置与厚度不一样会产生温度差，进而产生膨胀差，越靠近集箱端部相对膨胀差就越大，集箱管座焊口承受的应力也越大。
3.因为随着机组容量的增大，集箱长度会相应增长，集箱在锅炉大包罩壳中，水冷壁管在炉膛内，所处的位置与环境不一样，在机组启停与大幅度变负荷时集箱与水冷壁由于温度偏差就会产生膨胀差，而且越靠近集箱端部，由于膨胀在管座部位产生的应力就越大，而且这个应力还是交变应力，当某个管座焊口受到应力超过其允许值或交变次数超过一定数值时，就会在管座薄弱部位产生裂纹，进而威胁锅炉运行安全。
4.同类型电厂常规方法是采取集箱分段与抽开鳍片方案，此方案对于机组容量小或管座裂纹症状轻的锅炉比较有效，但对于大容量机组与管座裂纹症状较重的锅炉效果则不够明显。
5.在专利cn201710793025.5中，公开了一种超临界机组锅炉高温蒸汽管道排空气管座裂纹修复方法，包括步骤在存在裂纹的排空管座的管孔位置安装钻机安装支架；将钻机安装在所述钻机安装支架上，所述钻机的钻头正对所述排空管座管孔位置，调整所述钻机的钻头，使钻头与所述管孔的芯轴同心同轴；利用钻机对所述管孔进行扩孔作业，直至将管孔周围的裂纹完全消除；根据扩孔后的管孔设计加强管座，将加强管座焊接至所述管孔中。该发明能够较为快捷的消除管座的缺陷，操作较为方便，所消耗的资金和费用都较少，但对于大容量机组与管座裂纹症状较重的锅炉效果则不够明显。
6.在专利cn201310105875.3中，公开了一种管座角焊缝再热裂纹预防方法，依次按照以下步骤进行：第一步：安装并焊妥管座角焊缝；第二步：打磨清理管座角焊缝并修磨焊趾处；第三步：施焊管座角焊缝焊趾压道焊道，压道焊道的焊接方法为手工钨极氩弧焊或焊条电弧焊；第四步：打磨或机加工去除焊趾压道焊道，并使焊缝金属与筒身圆滑过渡；第五步：打磨并清理管座角焊缝探伤面，并进行100%无损探伤检查；第六步：探伤合格后，进行焊后热处理；第七步：打磨或抛光管座角焊缝，进行100%无损探伤复查。该发明整个工艺过程简单，便于生产实施，应用效果良好，有效解决了厚壁12cr1mov集箱管座角焊缝再热裂纹的问题，确保了产品的生产周期和质量，减少经济损失，但对于大容量机组与管座裂纹症状较重的锅炉效果则不够明显。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹
综合治理方法，该方法结合现场实际，经过专业讨论分析，认为简单的集箱分段与抽开鳍片不能彻底解决解决两台锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹问题，必须从多个方面进行综合排查与治理，具体措施主要包括集箱分两段、鳍片修整、管座加强、锅炉膨胀排查治理、增加壁温测点、优化启停机锅炉汽温升降速率、按设计恢复侧水冷壁上集箱保温以及修改锅炉冷却方式等。
8.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法，包括以下步骤：步骤一、将集箱分段；步骤二、抽开鳍片至炉膛顶部以下800~1000mm处，并打止裂孔；步骤三、对存在裂纹的管座全部进行裂纹挖除与环焊加固处理，增厚与延长焊肉并平滑过渡处理；步骤四、对末过导向框架内的导向耳板进行切除处理，防止阻碍膨胀；步骤五、在集箱管座裂纹容易出现的集箱端部增加壁温测点；步骤六、机组启动过程中，控制升温速率不大于 1℃/min，主汽压升压速率≤0.10mpa/min；步骤七、锅炉停运后保持炉水循环泵与一台汽泵运行，直到锅炉带压放水，并保证微量的补充热水和降压，使集箱与水冷壁管同步冷却温降。
9.进一步的，步骤一的具体步骤为：对原集箱进行保留，从原集箱中间焊缝断开，配合两个集箱端头与原集箱进行焊接实现分段。
10.进一步的，步骤二的具体步骤为：膜式水冷壁是通过鳍片将单根水冷壁管连接成一个刚性整体，通过切割机将两侧水冷壁全部鳍片切开至侧水冷壁上集箱中心线以下800~1000mm的位置。
11.进一步的，所述步骤二中的打止裂孔是通过在鳍片切割最低端用8~10mm的手钻打圆形止裂孔。
12.进一步的，步骤三中的裂纹挖除与环焊加固处理的具体步骤为：通过磨机挖除已经存在的裂纹，再通过磁粉检测确认裂纹全部挖除，再将管座加热至140~160℃，然后采用氩弧焊接完成挖槽补焊。
13.进一步的，步骤三中的增厚与延长焊肉并平滑过渡处理的具体步骤为：将管座焊肉厚度再全周均匀增加2~3mm，则裂纹位置水冷壁管截面积增加30%~50%；全周环焊加固后，通过包裹保温棉自然冷却至环境温度，然后对焊肉进行打磨平滑过渡。
14.更进一步的，步骤四的具体步骤为：将末过出口集箱两侧导向定位板各切除10~30mm。
15.更进一步的，步骤七的具体步骤为：锅炉持续补水，保证锅炉贮水箱水位在9~15m的正常范围内，同时锅炉降压速率不超过0.01mpa/min。
16.本发明的有益效果：本发明提出的一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法彻底解决了大容量火电机组锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹问题，克服了锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹常规治理方法单一，适用机组容量低，对裂纹严重问题不能彻底根治等问题；该方法具有治理效果彻底与资金投入低等优点，特别是对火电机组频繁进行深度调峰带来的锅炉金属材料寿
命降低具有减缓作用。
附图说明
17.图1是本发明的步骤流程图；图2是步骤二的具体步骤流程图；图3是步骤三的具体步骤流程图。
具体实施方式
18.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
19.实施例一、本实施例中，如图1至图3所示，一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法，包括以下步骤：步骤一、将集箱分段；步骤二、抽开鳍片至炉膛顶部以下800mm处，并打止裂孔；步骤三、对存在裂纹的管座全部进行裂纹挖除与环焊加固处理，增厚与延长焊肉并平滑过渡处理；步骤四、对末过导向框架内的导向耳板进行切除处理，防止阻碍膨胀；步骤五、在集箱管座裂纹容易出现的集箱端部增加壁温测点，便于温度监控；步骤六、机组启动过程中，控制升温速率不大于 1℃/min，主汽压升压速率≤0.10mpa/min；步骤七、锅炉停运后保持炉水循环泵与一台汽泵运行，直到锅炉带压放水，并保证微量的补充热水和降压，使集箱与水冷壁管同步冷却温降。
20.本实施例进一步设置为：步骤一的具体步骤为：对原集箱进行保留，从原集箱中间焊缝断开，配合两个集箱端头与原集箱进行焊接实现分段。
21.本实施例进一步设置为：步骤二的具体步骤为：膜式水冷壁是通过鳍片将单根水冷壁管连接成一个刚性整体，通过切割机将两侧水冷壁全部鳍片切开至侧水冷壁上集箱中心线以下800mm的位置。
22.本实施例中，通过上述步骤，能降低该区域水冷壁的相对刚性，使集箱与水冷壁相对膨胀差能被更多水冷壁管吸收，降低集箱端部水冷壁管座应力，减轻裂纹程度。
23.本实施例进一步设置为：所述步骤二中的打止裂孔是通过在鳍片切割最低端用8mm的手钻打圆形止裂孔。
24.本实施例中，通过圆形止裂孔消除应力集中点，防止鳍片出现裂纹。
25.本实施例进一步设置为：步骤三中的裂纹挖除与环焊加固处理的具体步骤为：通过磨机挖除已经存在的裂纹，再通过磁粉检测确认裂纹全部挖除，再将管座加热至140℃，然后采用氩弧焊接完成挖槽补焊。
26.本实施例中，由于该裂纹为疲劳性裂纹，裂纹产生部位全部在管座靠水冷壁管一侧的焊缝熔合线上，而且多为前后方向，所以磨机挖除裂纹更加有效。
27.本实施例进一步设置为：步骤三中的增厚与延长焊肉并平滑过渡处理的具体步骤为：将管座焊肉厚度再全周均匀增加2mm，则裂纹位置水冷壁管截面积增加30%；全周环焊加
固后，通过包裹保温棉自然冷却至环境温度，然后对焊肉进行打磨平滑过渡。
28.本实施例中，通过增厚焊肉后，能提高水冷壁管的抗疲劳性能；通过平滑过渡处理后，能减少应力集中点。
29.本实施例进一步设置为：步骤四的具体步骤为：将末过出口集箱两侧导向定位板各切除10mm。
30.本实施例中，由于末过出口集箱导向装置固定在两侧水冷壁上集箱上，额定负荷工况下检查炉外膨胀指示，发现末过出口集箱向炉后膨胀量偏低约20mm，且大包内部的导向定位板与固定在两侧水冷壁上集箱上的导向装置已经靠在一起并有碰磨痕迹，分析末过出口集箱对两侧水冷壁上集箱存在向炉后的作用力，因此将末过出口集箱两侧导向定位板各切除10mm，既能消除末过出口集箱对两侧水冷壁上集箱的作用力，也不影响末过出口集箱的正常膨胀。
31.本实施例进一步设置为：步骤七的具体步骤为：锅炉持续补水，保证锅炉贮水箱水位在9m的正常范围内，同时锅炉降压速率不超过0.01mpa/min。
32.实施例二、本实施例中，如图1至图3所示，一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法，包括以下步骤：步骤一、将集箱分段；步骤二、抽开鳍片至炉膛顶部以下900mm处，并打止裂孔；步骤三、对存在裂纹的管座全部进行裂纹挖除与环焊加固处理，增厚与延长焊肉并平滑过渡处理；步骤四、对末过导向框架内的导向耳板进行切除处理，防止阻碍膨胀；步骤五、在集箱管座裂纹容易出现的集箱端部增加壁温测点，便于温度监控；步骤六、机组启动过程中，控制升温速率不大于 1℃/min，主汽压升压速率≤0.10mpa/min；步骤七、锅炉停运后保持炉水循环泵与一台汽泵运行，直到锅炉带压放水，并保证微量的补充热水和降压，使集箱与水冷壁管同步冷却温降。
33.本实施例进一步设置为：步骤一的具体步骤为：对原集箱进行保留，从原集箱中间焊缝断开，配合两个集箱端头与原集箱进行焊接实现分段。
34.本实施例进一步设置为：步骤二的具体步骤为：膜式水冷壁是通过鳍片将单根水冷壁管连接成一个刚性整体，通过切割机将两侧水冷壁全部鳍片切开至侧水冷壁上集箱中心线以下900mm的位置。
35.本实施例中，通过上述步骤，能降低该区域水冷壁的相对刚性，使集箱与水冷壁相对膨胀差能被更多水冷壁管吸收，降低集箱端部水冷壁管座应力，减轻裂纹程度。
36.本实施例进一步设置为：所述步骤二中的打止裂孔是通过在鳍片切割最低端用9mm的手钻打圆形止裂孔。
37.本实施例中，通过圆形止裂孔消除应力集中点，防止鳍片出现裂纹。
38.本实施例进一步设置为：步骤三中的裂纹挖除与环焊加固处理的具体步骤为：通过磨机挖除已经存在的裂纹，再通过磁粉检测确认裂纹全部挖除，再将管座加热至150℃，然后采用氩弧焊接完成挖槽补焊。
39.本实施例中，由于该裂纹为疲劳性裂纹，裂纹产生部位全部在管座靠水冷壁管一
侧的焊缝熔合线上，而且多为前后方向，所以磨机挖除裂纹更加有效。
40.本实施例进一步设置为：步骤三中的增厚与延长焊肉并平滑过渡处理的具体步骤为：将管座焊肉厚度再全周均匀增加2.5mm，则裂纹位置水冷壁管截面积增加40%；全周环焊加固后，通过包裹保温棉自然冷却至环境温度，然后对焊肉进行打磨平滑过渡。
41.本实施例中，通过增厚焊肉后，能提高水冷壁管的抗疲劳性能；通过平滑过渡处理后，能减少应力集中点。
42.本实施例进一步设置为：步骤四的具体步骤为：将末过出口集箱两侧导向定位板各切除20mm。
43.本实施例中，由于末过出口集箱导向装置固定在两侧水冷壁上集箱上，额定负荷工况下检查炉外膨胀指示，发现末过出口集箱向炉后膨胀量偏低约20mm，且大包内部的导向定位板与固定在两侧水冷壁上集箱上的导向装置已经靠在一起并有碰磨痕迹，分析末过出口集箱对两侧水冷壁上集箱存在向炉后的作用力，因此将末过出口集箱两侧导向定位板各切除20mm，既能消除末过出口集箱对两侧水冷壁上集箱的作用力，也不影响末过出口集箱的正常膨胀。
44.本实施例进一步设置为：步骤七的具体步骤为：锅炉持续补水，保证锅炉贮水箱水位在12m的正常范围内，同时锅炉降压速率不超过0.01mpa/min。
45.实施例三、本实施例中，如图1至图3所示，一种锅炉侧水冷壁上集箱管座裂纹综合治理方法，包括以下步骤：步骤一、将集箱分段；步骤二、抽开鳍片至炉膛顶部以下1000mm处，并打止裂孔；步骤三、对存在裂纹的管座全部进行裂纹挖除与环焊加固处理，增厚与延长焊肉并平滑过渡处理；步骤四、对末过导向框架内的导向耳板进行切除处理，防止阻碍膨胀；步骤五、在集箱管座裂纹容易出现的集箱端部增加壁温测点，便于温度监控；步骤六、机组启动过程中，控制升温速率不大于 1℃/min，主汽压升压速率≤0.10mpa/min；步骤七、锅炉停运后保持炉水循环泵与一台汽泵运行，直到锅炉带压放水，并保证微量的补充热水和降压，使集箱与水冷壁管同步冷却温降。
46.本实施例进一步设置为：步骤一的具体步骤为：对原集箱进行保留，从原集箱中间焊缝断开，配合两个集箱端头与原集箱进行焊接实现分段。
47.本实施例进一步设置为：步骤二的具体步骤为：膜式水冷壁是通过鳍片将单根水冷壁管连接成一个刚性整体，通过切割机将两侧水冷壁全部鳍片切开至侧水冷壁上集箱中心线以下1000mm的位置。
48.本实施例中，通过上述步骤，能降低该区域水冷壁的相对刚性，使集箱与水冷壁相对膨胀差能被更多水冷壁管吸收，降低集箱端部水冷壁管座应力，减轻裂纹程度。
49.本实施例进一步设置为：所述步骤二中的打止裂孔是通过在鳍片切割最低端用10mm的手钻打圆形止裂孔。
50.本实施例中，通过圆形止裂孔消除应力集中点，防止鳍片出现裂纹。
51.本实施例进一步设置为：步骤三中的裂纹挖除与环焊加固处理的具体步骤为：通
过磨机挖除已经存在的裂纹，再通过磁粉检测确认裂纹全部挖除，再将管座加热至160℃，然后采用氩弧焊接完成挖槽补焊。
52.本实施例中，由于该裂纹为疲劳性裂纹，裂纹产生部位全部在管座靠水冷壁管一侧的焊缝熔合线上，而且多为前后方向，所以磨机挖除裂纹更加有效。
53.本实施例进一步设置为：步骤三中的增厚与延长焊肉并平滑过渡处理的具体步骤为：将管座焊肉厚度再全周均匀增加3mm，则裂纹位置水冷壁管截面积增加50%；全周环焊加固后，通过包裹保温棉自然冷却至环境温度，然后对焊肉进行打磨平滑过渡。
54.本实施例中，通过增厚焊肉后，能提高水冷壁管的抗疲劳性能；通过平滑过渡处理后，能减少应力集中点。
55.本实施例进一步设置为：步骤四的具体步骤为：将末过出口集箱两侧导向定位板各切除30mm。
56.本实施例中，由于末过出口集箱导向装置固定在两侧水冷壁上集箱上，额定负荷工况下检查炉外膨胀指示，发现末过出口集箱向炉后膨胀量偏低约20mm，且大包内部的导向定位板与固定在两侧水冷壁上集箱上的导向装置已经靠在一起并有碰磨痕迹，分析末过出口集箱对两侧水冷壁上集箱存在向炉后的作用力，因此将末过出口集箱两侧导向定位板各切除30mm，既能消除末过出口集箱对两侧水冷壁上集箱的作用力，也不影响末过出口集箱的正常膨胀。
57.本实施例进一步设置为：步骤七的具体步骤为：锅炉持续补水，保证锅炉贮水箱水位在15m的正常范围内，同时锅炉降压速率不超过0.01mpa/min。
58.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。