工業(yè)鍋爐損壞與修理

一、概述

鍋爐修理質(zhì)量和鍋爐改造質(zhì)量的優(yōu)劣，直接影響到鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和“節(jié)能減排”工作的落實(shí)。由于鍋爐結(jié)構(gòu)形式不同，制造工藝、制造質(zhì)量和鍋爐運(yùn)行保養(yǎng)等情況不同，損壞的部位和情況有所不同，需要根據(jù)損壞的具體部位和損壞程度，運(yùn)用相應(yīng)的修理方法進(jìn)行修理，以恢復(fù)或基本恢復(fù)鍋爐原有的性能，確保其安全運(yùn)行。

1.鍋爐修理分類

鍋爐正常維修一般分為大、中、小修三類，但工業(yè)鍋爐維修沒有明確的分類規(guī)定。鍋爐使用單位需要根據(jù)鍋爐狀況和使用具體情況確定鍋爐正常維修的內(nèi)容和維修時(shí)間。

（1）運(yùn)行中臨時(shí)發(fā)生故障的搶修　即鍋爐在運(yùn)行過程中處理臨時(shí)發(fā)生的故障，以保證鍋爐的安全運(yùn)行和減少熱損失。如保持安全附件的靈敏可靠，維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備，檢修管道堵塞，閥門的跑、冒、滴、漏等。但不得在帶壓力的情況下修理。該修理可由用戶自理。

另一種是在鍋爐運(yùn)行中，突然發(fā)現(xiàn)受壓元件損壞。如水冷壁管爆破、鍋筒底部嚴(yán)重鼓包、爐拱塌陷等，迫使鍋爐停爐，必須搶修。用戶無修理?xiàng)l件時(shí)，應(yīng)請(qǐng)有資質(zhì)的專業(yè)修理單位進(jìn)行。

（2）小修　按計(jì)劃在停爐期間進(jìn)行的正常檢修，包括在對(duì)鍋爐進(jìn)行內(nèi)部檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行修理。如壓力表定期校驗(yàn)、保溫層維修、修補(bǔ)爐墻、修理輔機(jī)、研磨閥門、安全閥檢修、爐排檢修、水處理設(shè)備檢修和清理除塵器等。該工作應(yīng)由本單位有關(guān)部門安排實(shí)施。停爐檢查時(shí)，鍋爐管理人員和司爐工應(yīng)參加，做到心中有數(shù)。

（3）大修　按照大修計(jì)劃和修理方案，對(duì)鍋爐進(jìn)行全面的恢復(fù)性檢修。其主要內(nèi)容包括：對(duì)鍋爐進(jìn)行全面檢查，結(jié)合年檢報(bào)告，制定實(shí)施措施，拆修爐墻，必要時(shí)做水壓試驗(yàn)，對(duì)煙管和水管作相關(guān)檢查。更換損壞了的水冷壁管、煙管、對(duì)流管、過熱器管和省煤器管。對(duì)鍋爐范圍內(nèi)管道如主蒸汽（或出水）、給水系統(tǒng)管道和排污系統(tǒng)管道和閥門進(jìn)行檢查，對(duì)腐蝕和滲漏嚴(yán)重的，予以更換，對(duì)設(shè)備進(jìn)行某些改進(jìn)工作，包括對(duì)受壓部件做出改動(dòng)的重大修理等。

大修計(jì)劃一般由鍋爐管理部門負(fù)責(zé)人提出，報(bào)單位領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)執(zhí)行。本單位承擔(dān)不了的大修項(xiàng)目，按有關(guān)規(guī)定，應(yīng)請(qǐng)有資質(zhì)的專業(yè)單位進(jìn)行修理。

2.鍋爐修理、改造質(zhì)量

工業(yè)鍋爐修理質(zhì)量和鍋爐改造質(zhì)量應(yīng)符合《鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》和《鍋爐定期檢驗(yàn)規(guī)則》等行政規(guī)章和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并接受鍋爐監(jiān)督檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的監(jiān)督檢驗(yàn)。

3.鍋爐修理單位

（1）鍋爐修理應(yīng)由有相應(yīng)資格的單位承擔(dān)　鍋爐修理單位應(yīng)具備一定的技術(shù)條件，有必要的專業(yè)技術(shù)力量、檢修設(shè)備和檢測(cè)手段，并已取得質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局頒發(fā)的《特種設(shè)備維修許可證》（鍋爐），且在有效期內(nèi)。所承修的鍋爐應(yīng)與許可證批準(zhǔn)的維修“級(jí)別”和“范圍”相符。

為了確保鍋爐修理質(zhì)量，承擔(dān)鍋爐修理的單位，其質(zhì)量保證體系中應(yīng)包含針對(duì)修理項(xiàng)目的質(zhì)量保證要求。

承擔(dān)鍋爐修理的單位在施工前應(yīng)制訂鍋爐修理方案。鍋爐修理方案應(yīng)包括：鍋爐修理項(xiàng)目，修理部位詳圖，修理工藝和技術(shù)保證措施，以及必要的強(qiáng)度計(jì)算資料。

（2）鍋爐修理前應(yīng)向當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備安全監(jiān)察部門進(jìn)行書面告知　根據(jù)國(guó)務(wù)院《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定，承擔(dān)鍋爐修理的單位在施工前應(yīng)填寫“特種設(shè)備安裝、改造、維修告知書”，向當(dāng)?shù)刭|(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備安全監(jiān)察部門進(jìn)行書面告知，告知后即可施工。

（3）鍋爐大修質(zhì)量的驗(yàn)收

①鍋爐大修竣工后，修理單位必須開具《鍋爐修理質(zhì)量證明書》，證明書內(nèi)容包括：合格證，“特種設(shè)備安裝、維修、改造告知書”，企業(yè)法人營(yíng)業(yè)執(zhí)照復(fù)印件，鍋爐修理許可證復(fù)印件，鍋爐修理方案，材料質(zhì)量證明書，焊縫無損檢測(cè)報(bào)告，鍋爐水壓試驗(yàn)報(bào)告，鍋爐爐墻砌筑檢驗(yàn)記錄，竣工圖，焊工合格證復(fù)印件等。上述資料應(yīng)由有關(guān)人員簽章，合格證除有檢驗(yàn)負(fù)責(zé)人簽章外，還應(yīng)加蓋修理單位公章。

②鍋爐重大維修過程，必須經(jīng)國(guó)務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門核準(zhǔn)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)按照安全技術(shù)規(guī)范的要求進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)，并出具鍋爐修理監(jiān)督檢驗(yàn)報(bào)告。

③鍋爐總體驗(yàn)收。鍋爐總體驗(yàn)收時(shí)，除甲乙雙方外，一般還應(yīng)有當(dāng)?shù)匕踩O(jiān)察機(jī)構(gòu)派員到施工現(xiàn)場(chǎng)參加大修鍋爐的總體驗(yàn)收。

二、鍋爐修理工藝

鍋爐結(jié)構(gòu)不同，損壞的部位和情況也有所不同。鍋爐受壓元件常見的損壞可分為：腐蝕、變形、裂紋、磨損、滲漏幾方面。常用修理方法大體可歸納為下列幾種：焊補(bǔ)、封漏（復(fù)脹、封焊）、復(fù)位、加固、挖補(bǔ)、更換等。在一臺(tái)大修鍋爐上，有時(shí)需要同時(shí)采用幾種方法進(jìn)行修理才能完成。常見鍋爐修理工藝如下所述。

（一）腐蝕和裂紋的修理

腐蝕和裂紋是鍋爐常見的損壞，當(dāng)腐蝕和裂紋并不嚴(yán)重時(shí)，可用簡(jiǎn)便的堆焊、補(bǔ)焊方法修理。

1.堆焊

（1）應(yīng)用范圍　鋼板腐蝕后，在下列情況下可采用堆焊方法修理。

①腐蝕面積不超過2500cm2，且剩余厚度大于或等于原有設(shè)計(jì)厚度的60％。

②局部腐蝕，腐蝕凹坑長(zhǎng)度不超過40mm，且相鄰兩個(gè)腐蝕凹坑之間的距離超過腐蝕凹坑長(zhǎng)度的三倍（見圖10-1），且≥120mm。

（2）堆焊前的準(zhǔn)備

①堆焊前必須將金屬表面的油垢、水垢、泥漿、鐵銹等臟物清除干凈，且露出金屬光澤。

②堆焊面積大于150mm×150mm時(shí)應(yīng)分區(qū)堆焊，以避免由于熱量過于集中，產(chǎn)生變形和裂紋。

③堆焊時(shí)板面應(yīng)劃分成許多正方形或三角形的小塊，每邊長(zhǎng)100～150mm，跳開堆焊，正方形相互焊道方向要垂直，三角形塊要形成60°，以平衡熱脹冷縮。

（3）工藝要求

①堆焊前應(yīng)做好金屬表面的清理工作。要用鋼刷和砂布打磨出金屬光澤，否則，堆焊處運(yùn)行一段時(shí)間后，其焊肉可能會(huì)自行裂開或脫落。

②堆焊時(shí)采用電焊條直徑為?3.2～4mm，施焊電流要小，但必須與母材熔合一體。

③鋼板腐蝕較深，需做多層熔焊時(shí)，每層高度不得超過3mm，上下兩層的焊道方向互相垂直或成60°角。上層每格的劃分要比下層每格的劃分增大或縮小，不要在分界處產(chǎn)生過深的凹坑。最后一層焊肉比基本金屬表面高出大于2mm，最好磨光。

④焊條在鋼板上熔成的焊道與金屬表面或焊道與焊道之間的交角均應(yīng)大于90°，以便于清除熔渣。

（4）堆焊后的清理

①堆焊后應(yīng)清除焊縫表面的熔渣和飛濺物。焊縫表面應(yīng)呈均勻的細(xì)鱗狀，表面上不允許有弧坑、夾渣、氣孔、裂紋、咬邊等缺陷。

②對(duì)于爐膽腐蝕表面的堆焊，焊后應(yīng)將高出板面的焊縫鏟平、磨光。

2.裂紋焊補(bǔ)

（1）在對(duì)裂紋進(jìn)行修理前，一定要把產(chǎn)生裂紋的原因查清。有些缺陷，如苛性脆化，就不能焊補(bǔ)。材料不符合要求的，應(yīng)根據(jù)具體情況，持慎重態(tài)度。

（2）火管鍋爐鍋殼上有一條或數(shù)條縱向裂紋，總長(zhǎng)度超過本節(jié)鍋筒長(zhǎng)度50％時(shí)，不允許在裂紋處開坡口焊補(bǔ)。

（3）在鍋爐爐膽或封頭、管板扳邊彎曲處產(chǎn)生環(huán)向裂紋，其長(zhǎng)度大于周長(zhǎng)的25％時(shí)，不宜焊補(bǔ)。

（4）立爐封頭向內(nèi)扳邊與沖天管對(duì)接處，其扳邊彎曲處所產(chǎn)生的多條環(huán)狀起槽或裂紋，不得進(jìn)行焊補(bǔ)。

（5）封頭、管板扳邊處起槽（只適用于裝有拉撐的）。

3.鍋筒、封頭、管板的管孔帶裂紋

（1）下述兩種情況的孔帶裂紋允許作補(bǔ)焊，并磨光處理：

①不連續(xù)的孔帶裂紋，縱向裂紋總長(zhǎng)度不大于20％孔帶總長(zhǎng)，橫向裂縫總長(zhǎng)不大于25％圓周長(zhǎng)；

②連續(xù)的孔帶裂紋，縱向裂紋總長(zhǎng)不大于10％孔帶總長(zhǎng)，橫向裂紋不大于15％圓周長(zhǎng)。

（2）管板上管孔間的裂紋有下列五種情況之一者，一般不應(yīng)焊補(bǔ)。

①裂紋呈封閉狀。

②苛性脆化，裂紋呈輻射狀，從管孔指向四方。

③長(zhǎng)度連續(xù)超過四個(gè)孔帶以上。

④管孔間裂紋在最外一排超過兩個(gè)孔帶。

⑤管孔到扳邊外的裂紋在最外一排，且向外延伸。

（3）煙、水管管端裂紋如未延伸到脹口部分，可暫時(shí)觀察使用。水管、煙管脹口處發(fā)現(xiàn)環(huán)形裂紋及其他部位的裂紋，必須切換更新。

（4）爐門圈、喉管、出煙口與爐膽的角焊縫及端部裂紋，輕者可焊補(bǔ)，嚴(yán)重者應(yīng)更新。

（5）在焊補(bǔ)裂紋前要剔除裂紋，開坡口。

（6）焊補(bǔ)裂紋時(shí)應(yīng)防止焊接處由于冷卻收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力造成的不良后果。如在變形處又發(fā)生新的裂紋等，一般可采取加楔和預(yù)熱的方法預(yù)防。

（7）若裂紋長(zhǎng)度≤400mm，須從末端向中間焊補(bǔ)，并預(yù)熱末端，在中間加楔子。

（8）若裂紋長(zhǎng)度>400mm，在從末端倒行焊補(bǔ)時(shí)，在中段進(jìn)行預(yù)熱。

（二）挖補(bǔ)修理

鍋爐受壓元件嚴(yán)重?fù)p壞的部位，不能用堆焊、焊補(bǔ)等比較簡(jiǎn)單的方法修理時(shí)，應(yīng)采取挖補(bǔ)方法，用相應(yīng)的材質(zhì)和厚度制成原有形狀的補(bǔ)板，焊補(bǔ)在被挖去的部分，恢復(fù)原有的強(qiáng)度。

1.確定原鍋爐材質(zhì)

①按制造廠圖樣標(biāo)題欄內(nèi)標(biāo)注的材質(zhì)作為參考，與《鍋爐制造質(zhì)量證明書》中標(biāo)注的材質(zhì)進(jìn)行核實(shí)，確定原材質(zhì)（以《鍋爐制造質(zhì)量證明書》中標(biāo)注的材質(zhì)為依據(jù)）。

②舊鍋爐原始資料遺失，材質(zhì)不明，須做材料的化學(xué)分析和機(jī)械性能試驗(yàn)，來確定材料的性能。

③對(duì)使用年久，制造日期超過30年，連續(xù)運(yùn)行超過20年的鍋爐，或?qū)Σ馁|(zhì)有懷疑的鍋爐，除了做化學(xué)分析和拉伸試驗(yàn)外，還要做三個(gè)沖擊試驗(yàn)，三個(gè)試樣的沖擊韌性平均值不低于27J，其中試樣的最低值不低于平均值的70％。

④對(duì)于鍋爐大部分鋼板已普遍腐蝕，其剩余厚度普遍不滿足強(qiáng)度要求，并且剩余厚度普遍不滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)受壓元件最小壁厚的要求時(shí)，則無修理價(jià)值，不能再作為承壓鍋爐使用，需更換新鍋爐。

⑤對(duì)于發(fā)生過熱損壞的鍋爐，尚需對(duì)材質(zhì)作全面分析，因過熱后的鋼板其晶體粒度發(fā)生變化，使機(jī)械性能惡化。

2.修理鍋爐受壓元件的新材質(zhì)

必須符合相關(guān)規(guī)程的規(guī)定和相應(yīng)材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，有生產(chǎn)廠的材料質(zhì)量證明書（或有效復(fù)印件）。并按照J(rèn)B/T3375《鍋爐原材料入廠檢驗(yàn)》的規(guī)定，對(duì)修理用材料進(jìn)行驗(yàn)收和復(fù)驗(yàn)。

（三）變形凸起部位的復(fù)位修理

爐膽、管板等處因局部變形造成凸起、凹陷，在一定范圍內(nèi)可以采取頂回復(fù)位的修理方法。

1.變形凸起的處理方法

①爐膽因局部過熱而變形凸起，如果變形部位沒有發(fā)現(xiàn)裂紋和金屬過熱燒損現(xiàn)象，并且凸起部位呈圓弧形，板厚為原板厚的80％以上時(shí)，可以采取頂回修理方法。

②當(dāng)爐膽凸起深度不超過直徑的1.5％，凹凸深度最大不超過15mm時(shí)，可暫不修理，觀察使用。

③平板部分的凸起要根據(jù)造成變形的原因和變形的程度決定修理方案。一般由于制造粗糙，凹陷在10mm以內(nèi)可不做修理。超過上述限度，鋼板厚度能滿足工作壓力需要，可頂回復(fù)位。

④在修理平板凸起前，先要查明缺陷產(chǎn)生的原因。平板變形的主要原因是：設(shè)計(jì)中強(qiáng)度考慮不夠；運(yùn)行中拉撐焊縫脫開失去加強(qiáng)作用；腐蝕減薄或水垢過多；缺水造成的過熱。

⑤鍋爐因材質(zhì)缺陷造成的鼓包，不應(yīng)采取頂回的方法修復(fù)，應(yīng)當(dāng)挖補(bǔ)。

2.頂回修理工藝

①頂回修理可分為冷頂和熱頂兩種。冷頂一般用于變形較小處，熱頂用于變形較大處。如爐膽變形最大深度70～100mm，面積較大，用冷頂有困難，就需熱頂。

②冷頂時(shí)先將鍋內(nèi)注以40°左右的熱水，水面應(yīng)在被頂部位之上，然后用千斤頂由變形的邊緣從外部向內(nèi)，邊頂邊移動(dòng)。并應(yīng)在千斤頂上部裝與被頂部位原表面相符的胎具，以防產(chǎn)生瘢痕和開裂。千斤頂下部也應(yīng)以枕木等墊實(shí)，以保證著力均勻。

③熱頂時(shí)首先用炭火或乙炔火焰將變形處加熱，從變形邊緣向內(nèi)，逐步加熱，逐步用千斤頂加壓胎具，直至恢復(fù)原狀為止。

④經(jīng)校正后的爐膽允許變形量不得超過爐膽內(nèi)徑的0.3％。

3.技術(shù)要求

①頂回修理工作要求較高，應(yīng)由熟練技術(shù)工人擔(dān)任。

②熱頂時(shí)加熱溫度在600℃左右（金屬呈暗紅色），加熱需要均勻，氧槍要來回移動(dòng)，防止局部過熱燒損。

③爐膽凹凸變形經(jīng)校正修理后，為了加強(qiáng)校正部位的穩(wěn)定性，爐膽的水側(cè)可以焊上加強(qiáng)環(huán)。加強(qiáng)環(huán)要留水通道，焊接部位不要留空隙。加強(qiáng)環(huán)厚度應(yīng)不小于爐膽壁厚t，但不大于2t或22mm。加強(qiáng)環(huán)高度hj，應(yīng)不大于6tj。

④爐膽拆出來作校正修理，并經(jīng)熱處理者可不用加強(qiáng)環(huán)，但最好將爐膽轉(zhuǎn)動(dòng)180°，再裝回原位。

4.加固修理法

（1）鍋爐受壓部件有下列情況之一時(shí)，必須進(jìn)行加固。

（2）凡焊肉不足者，均應(yīng)按圖樣和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)焊。

（3）受壓部件強(qiáng)度不夠時(shí)，可采用加拉撐的方法加固。

（4）平管板采用拉撐方法時(shí)，從結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮呼吸距離，以免因無彈性，而產(chǎn)生裂紋等現(xiàn)象。同時(shí)還應(yīng)考慮過熱問題。

（四）管子割換修理

鍋爐上管子的割換是較常見的修理方法，由于造成管子損壞的原因較多，因此在修理管子之前，一定要把管子損壞的真正原因找出來，以便消除管子損壞的根源。

（五）鍋爐修理過程中涉及的改造環(huán)節(jié)

鍋爐修理是一項(xiàng)專業(yè)技術(shù)很強(qiáng)的工作，不僅是將損壞元件修復(fù)或更新，還要消除導(dǎo)致元件損壞的因素。因鍋爐結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致鍋爐水循環(huán)破壞，引起受壓元件局部過熱變形、鼓包、裂紋、爆破等事故時(shí)有發(fā)生。在鍋爐大修時(shí)，同時(shí)應(yīng)對(duì)不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，否則修復(fù)后還會(huì)舊病復(fù)發(fā)，應(yīng)標(biāo)本兼治。

（六）受壓元件的焊接

①焊接鍋爐受壓部位的焊工，必須按《鍋爐壓力容器壓力管道焊工考試與管理規(guī)則》考試，取得焊工合格證，且只能擔(dān)任考試合格范圍內(nèi)的焊接工作。②焊工應(yīng)按焊接工藝指導(dǎo)書或焊接工藝卡施焊。

③鍋爐受壓元件的焊縫附近必須打上焊工代號(hào)鋼印。

④鍋爐修理過程中，焊接環(huán)境溫度低于0℃時(shí)，沒有預(yù)熱措施，不得進(jìn)行焊接。焊接環(huán)境溫度應(yīng)大于5℃。

⑤在用鍋爐修理時(shí)，嚴(yán)禁在有壓力或鍋水溫度較高的情況下修理受壓元件。采用焊接方法修理受壓元件時(shí)，禁止帶水焊接。

⑥在鍋筒挖補(bǔ)、更換封頭或管板，去除裂紋后的補(bǔ)焊之前，應(yīng)進(jìn)行焊接工藝評(píng)定。工藝試件必須由修理單位自己焊接。工藝試件的化學(xué)成分分析和力學(xué)性能試驗(yàn)允許委托外單位做。

⑦在鍋爐和爐膽挖補(bǔ)、更換封頭或管板，去除裂紋后的補(bǔ)焊之后，應(yīng)對(duì)焊縫按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行外觀檢查、射線探傷或超聲波探傷、水壓試驗(yàn)。

⑧對(duì)于額定蒸汽壓力大于或等于0.1MPa的鍋爐，在更換封頭（管板）或筒節(jié)時(shí)，需要焊接模擬檢查試件，進(jìn)行拉力、冷彎和必要的沖擊韌性試驗(yàn)。

⑨當(dāng)蒸汽壓力大于或等于0.4MPa，但小于2.5MPa的鍋爐鍋筒的縱向和環(huán)向?qū)雍缚p，每條焊縫都應(yīng)100％進(jìn)行射線探傷。對(duì)蒸汽壓力大于0.1MPa，但小于或等于0.4MPa的蒸汽鍋爐和熱水溫度低于120℃的熱水鍋爐，每條焊縫應(yīng)至少作25％射線探傷。

⑩對(duì)接接頭的射線探傷應(yīng)按JB/T4730《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》的規(guī)定執(zhí)行，射線照相的質(zhì)量要求不應(yīng)低于AB級(jí)。

（七）脹接

對(duì)于管孔量大的脹接鍋爐，在正式脹接前應(yīng)進(jìn)行試脹工作，以檢查脹管器的質(zhì)量和管材的脹接性能。在試脹工作中，要對(duì)試樣進(jìn)行比較性檢查，檢查脹口部分是否有裂紋，脹接過渡部分是否有劇烈變化，喇叭口根部與管孔壁的結(jié)合狀態(tài)是否良好等，然后檢查管孔壁與管子外壁的接觸面的印痕和嚙合狀況。根據(jù)檢查結(jié)果，確定合理的脹管率。