CN102554550B - 一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，1)判断鳍片管模块的缺陷管的位置，通过炉外目视检查及运行数据分析，判断漏点所属***或模块，确定***应切割的管道；2)剥除受热管鳍片，找出缺陷管的具***置；3)割除缺陷管段，根据缺陷管所在的模块位置；4)***式更换缺陷管段，采用内填丝法进行氩弧打底焊接，通过对口间隙，焊工控制打底层焊缝质量；5)焊接完成后质量检验，焊后彻底清除熔渣及飞溅物，直到检查合格为止。本发明无需进行模块吊装，可实现快速剥除鳍片，不会对鳍片管管身造成损伤；能够更快切割缺陷管段，并能够在余热锅炉鳍片管模块内实现充氩的密封性。

Description

一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法

技术领域

本发明涉及一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，属于发电工业及附属设备技术领域领域。

背景技术

目前，随着我国西气东送和海外引进LNG，蒸汽燃气联合循环机组开始大量的投入生产运行。同时，由于国家有关的技术政策，与联合循环机组配备的余热锅炉绝大部分是国内厂家引进国外技术后生产的。按照国外的相关理念，鳍片管受热模块为一次性设备，寿命期内一般不会发生泄漏，因此在国外并无鳍片管受热面缺陷的修复技术和记录。然而，按照余热锅炉在国内这几年的运行情况来看，鳍片管受热面发生泄漏的事件时有发生。根据这几年国内电厂发生缺陷来分析，主要是以下几点原因造成鳍片管受热面发生泄漏：

1)与蒸汽燃气联合循环机组配置的大型余热锅炉为国内首次引进国外技术设计和制造，消化和创新能力不足，必然存在许多问题，如：未充分考虑燃机排气流速较大而引起前几个模块(特别是模块1)的振动及摩擦问题。易引起受热面管子碰伤和泄漏；对余热锅炉与燃机运行特点不清楚，设计过于理论化，导致工作介质流量分配不均匀，易引起超温爆管；按国外标准全盘引进，与国内现行标准有差异，无法进行充分的预防性检查，易发生意外泄漏事故等。

2)国外机组均为带基本负荷运行方式，而我国则是长期两班制运行，为国际首创，启动、停机速度与升、降负荷的速度比燃煤机组快得多，温度变化速率很大，对材料与结构特性(如全部受热面管子均密布螺旋鳍片)的考验大，温度交变应力、疲劳破坏等引发的新问题将不可避免。

3)材料问题：为满足余热锅炉的运行参数要求，保证锅炉寿命和质量，在国内现有材料技术无法满足的情况下，我国锅炉生产厂家在制造余热锅炉时均使用国外进口材料。然而进口材料因为生产方式和产地等因素，会出现材料性能无法满足使用要求，造成鳍片管受热面发生缺陷。

4)余热锅炉制造企业焊接工艺与质量控制方面的技术吸收与消化不够，造成鳍片管模块存在制作安装缺陷，生产运行中发生泄漏。

在现有技术中，余热锅炉本体受热面采用N/E标准设计模块结构，共分为6个模块，每个模块由垂直布置的顺列螺旋鳍片管和进出口集箱组成，以获得最佳的传热效果和最低的烟气压降。燃气轮机排出的烟气通过进口烟道进入锅炉本体，依次水平横向冲刷各受热面模块，再经出口烟道由主烟囱排出。由于运输条件的限制，本锅炉沿宽度方向各个受热面模块均分成三个管屏模块，每个模块设计沿着烟气流向设计了8-16排鳍片管子，管子均采用开齿螺旋鳍片管结构，各模块管与管之间(包括鳍片)连接紧密，鳍片的间隙不足5mm。每个管屏都是悬吊在横梁上，模块的顶部和底部集箱装设了烟气挡板，防止烟气短路。

此种结构就给鳍片管模块的检修工作带来了很大的困难，鳍片管密集布置，管与管间距离相当小。由于受热面鳍片间隙不足5mm，非但工具无法深入，连视线也会被遮挡，一旦鳍片管模块发生泄漏，确认发生缺陷管道位置、进行割管、焊接和金检工作难度相当大。万一在不利位置(模块中间)出现爆漏，则无良策可施，只能按照安装阶段的方法进行处理(需吊出模块)、耗费大量的人力物力，检修时间非常长，基本长达半个月。

发明内容

本发明的目的，是为了解决现有技术中无法对余热锅炉鳍片管模块缺陷进行修复的问题，提供一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，采用该方法无需进行模块吊装，可实现快速剥除鳍片，且不会对鳍片管管身造成损伤；能够更快切割缺陷管段，并能够在余热锅炉鳍片管模块内实现充氩的密封性。

本发明的目的可以通过如下措施达到：

一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，其特点在于包括以下步骤：

1)初步判断鳍片管模块的缺陷管的位置：第一步：通过炉外目视检查及运行数据分析，先判断漏点所属***或模块，确定***应切割的管道；

2)剥除受热管鳍片，找出缺陷管的具***置：首先，用切割机平行受热管径向切割鳍片，无需切到鳍片根部，只需管子径向切割到鳍片约4/5深度即可；用短钢钎沿管径轴向敲击鳍片，鳍片松脱后用手钳拔起夹出；剥除鳍片形成约4cm空隙后，用钢钎沿管壁往下敲击鳍片，鳍片会自然松脱，再用手钳取出松脱的鳍片，清理完鳍片后找出缺陷管；

剥除受热管鳍片的方法需要根据模块的位置、管子间距来确定。传统是采用气割和砂轮切割机剥离。但是经试验，采用气割的方法，很难不损坏管子母材而割净所有鳍片，或因火焰温度太高而使管子与鳍片被加热，导致熔化物黏合在一起，取出更困难；由于根部无法彻底除净，导致鳍片残留部分越多，间隙越小，直至第三排则再也无法切割，从而无法确定漏点。若用常规砂轮切割机进行切割，由于砂轮外径通常超过150mm，对于多数模块而言，大于两管的鳍片高度之和，因此易损坏母材。同时，由于砂轮片易折碎(鳍片太多、受力不均)，割到里排时空间受限，即使使用往复锯，同样会出现上述问题，因此，需要研究更合适的工具与方法。

经分析，余热锅炉锅炉所用开齿螺旋鳍片管的加工工艺是在无缝钢管外表面上按一定的螺距缠绕开齿钢带并保持垂直，通过高频电流的集肤效应与电热效应，局部加热钢管与钢带的接触面，实现接触面的塑性焊接。即余热锅炉鳍片管并不像常规锅炉鳍片管那样直接焊接在受热管上的。经实验证明鳍片与受热管的连接并不是非常紧固。

经过多次试验，现在我们采用步骤2)中的方法可迅速剥除鳍片管的鳍片。这样做的好处是：一、速度快，比常规方法节约50％时间；二、剥除效果好，鳍片是完全剥离，受热管面无残留的鳍片，不会出现越到后排管子鳍片残留部分越多，间隙越小，到模块中间因空间过小导致再也无法切割鳍片的情况发生；三、由于鳍片切割是沿管子径向进行，不会发生因为受热管卡住导致切割机无法伸入的情况；四、剥离鳍片时不会伤害到受热管，无论切割还是敲击，都在鳍片上进行，和管子无接触，不会像常规做法那样容易伤害到受热管，导致新的隐患和缺陷发生。

3)割除缺陷管段：根据缺陷管所在的模块位置，使用往复锯，按“1-1-3-3-5-5”的形式进行反向割除；所述“1-1-3-3-5-5”的形式是指：如果缺陷管在第二排，则最外面排只需割一根受热管，就可以进行管子维修工作了，如果管子在第三排，则最外面需割3根管子才可以有足够空间进行维修工作；由于空间问题，最多时最外层也只需切割5根管子，焊工就可以身体伸入进行维修工作；

4)***式更换缺陷管段：a)采用内填丝法进行氩弧打底焊接，通过对口间隙，焊工可以控制打底层焊缝质量；b)填充及盖面层焊接，采取一人焊接，一人配合用小镜观察的办法；控制盖面层焊缝质量；c)切除缺陷鳍片管段，换一新管焊接两个焊口，采用新型的充氩装置解决充氩密封问题；

5)焊接完成后质量检验：焊后彻底清除熔渣及飞溅物，用手持放大镜检查，不能有裂纹、气孔、夹渣此类焊接缺陷；否则采用角向磨光机打磨，清除焊接缺陷后重新焊接，直到检查合格为止。

本发明的目的还可以通过如下措施达到：

本发明的一种实施方式是：在步骤1)中，当第一步无法判断鳍片管模块缺陷位置时，结合第二步进行判断，如下所述：利用各***压力或温度下降的速度不同，打开人孔观察，判断漏点所属管子及大致高度；必要时，做好防护措施，包括高盘吹扫，加速炉膛冷却；观察数次后(每次1h，一般为2次)，强制打开烟气档板，保持对炉膛的抽力，打开相应的人孔门，向里目视、倾听；协调运行人员，有意识地注意保压或憋压，其中，对中压过热蒸汽***，也可采取运行时人工干预操作阀门、由辅汽或高压过热器倒灌蒸汽来配合查漏；

本发明的一种实施方式是：在步骤1)中，蒸汽***可能因各种意外而致泄压太快，当无法通过上述第一步和第二步查找到漏点位置时，则必须采用压缩空气试验法、水压试验法或蒸汽试验法进行查找。

本发明的一种实施方式是：在步骤4)中，所述新型的充氩装置具有一弯管，弯管采用扁平管，从而使弯管可以塞进很小的焊缝里；在鳍片管内壁上位于焊口的上下两端分别设有用水溶纸制成的堵塞杯，当往管内冲氩气时，氩气不会沿管道逃逸，保证在氩气保护下完成焊接工作。

本发明的有益效果是：

1、实现余热锅炉鳍片管模块缺陷的快速修复；无需进行模块吊装。

2、创新式鳍片管鳍片剥除方法，具有以下优点：一、速度快，比常规方法节约50％时间；二、剥除效果好，鳍片是完全剥离，受热管面无残留的鳍片，不会出现越到后排管子鳍片残留部分越多，间隙越小，到模块中间因空间过小导致再也无法切割鳍片的情况发生；三、由于鳍片切割是沿管子径向进行，不会发生因为受热管卡住导致切割机无法伸入的情况；四、剥离鳍片时不会伤害到受热管，无论切割还是敲击，都在鳍片上进行，和管子无接触，不会像常规做法那样容易伤害到受热管，导致新的隐患和缺陷发生。

3、有别于传统的切割方式，更快切割缺陷管段。常规割管方法是采用气割，这是最快捷、最简单的方法，但对操作人员要求高，必须由高级、技术熟练的技工操作，以免损坏邻近的管子；而且对某些材料鳍片管模块而言，管材较硬不利于气割。也可用砂轮片外径小于管径加管间距的小型切割机进行切割，由有经验的钳工来执行，否则易造成对邻近管子的损坏；但是这样要求专用切割机，而且若鳍片管管径较大，则由于砂轮片较小，将无法切割到鳍片管的背面。经试验比较，使用往复锯切割效果较好，所需空间小，管径较大也可完成切割，且由于往复锯可以在鳍片管上直接切割，而切割机需将割口位置的鳍片剥除后才可投入使用，可节约维修时间。

4、独特充氩装置，在余热锅炉鳍片管模块内实现充氩的密封性。

附图说明

图1a、图1b、图1c是本发明具体实施例的剥除鳍片切割示意图。

图中：1为受热管；2为鳍片；3为砂轮机；4为钢钎。

图2是本发明具体实施例的新型充氩装置的结构示意图。

图中：1为受热管；2为鳍片；5为焊口；6为充氩装置；7为堵塞杯。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述：

具体实施例1：

现以某余热锅炉鳍片管模块的维修(缺陷管位于第3排)说明本实施例所述的有一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，依次按以下步骤进行：

1)采用水压试验法，通过观察漏水大概判断鳍片管模块缺陷的位置，可判断缺陷位于第3或第4排鳍片管上，确定***应切割的管道。

2)使用往复锯，将第一排3根管子切除。

3)使用往复锯，切除第二排一根管。第三排管子有水迹，初步判断缺陷可能在这根鳍片管上。

4)图1a、图1b、图1c，用砂轮机在第三排怀疑缺陷鳍片管沿管径向切割，用短钢钎沿管径轴向敲击鳍片2，鳍片松脱后用手钳拔起夹出。剥除鳍片2形成约4cm空隙后，用钢钎沿管壁往下敲击鳍片2，鳍片2会自然松脱，再用手钳取出松脱的鳍片2。清理完鳍片后找出缺陷。

5)用砂轮机在第二排鳍片管被割除管旁边2根管沿管径向切割，用短钢钎沿管径轴向敲击鳍片，鳍片松脱后用手钳拔起夹出。剥除鳍片形成约4cm空隙后，用钢钎沿管壁往下敲击鳍片，鳍片会自然松脱，再用手钳取出松脱的鳍片。剥除约30CM鳍片。

6)参照图2a、图2b、图2c，用往复锯在鳍片管侧离焊缝边将缺陷部位管子段进行反向割除，然后打磨至坡口尺寸要求。同时将新管段也打磨至坡口尺寸要求。

7)集箱返修区域约200mm内用火焰加热方法预热至150℃，按图4要求用充氩装置6进行局部背气保护，将新管段与旧管段定位焊，对口间隙3-4mm。保证焊丝的伸人。

8)选派经验丰富的I类焊工通过镜面呈像焊法施焊，在保证根部熔合良好的前提下，尽量采用较小规范焊接第一焊缝，层间温度控制在300℃以下。采用规格为垂2.0nlln的AWS A5.28、ER 90S-B9焊丝，电流100-130A，二层焊完。每焊完一层，及时利用小镜辅助进行外观检查。

9)对接焊口5完成后，拆除背气保护装置。按图4要求放置可溶性纸环7。

10)检查背气保护情况良好后，进行第二焊缝装配定位及焊接，焊接工艺与第一焊缝一样。

11)当焊缝整体焊接完毕，缓冷至100～120℃时，及时进行焊后热处理，热处理加热温度(760±10)℃，恒温4h。

12)焊接完成后质量检验：焊后彻底清除熔渣及飞溅物，用手持放大镜检查，不能有裂纹、气孔、夹渣此类焊接缺陷；否则采用角向磨光机打磨，清除焊接缺陷后重新焊接，直到检查合格为止。

具体实施例2：本具体实施例的特点是包括以下步骤：

1)初步判断鳍片管模块的缺陷管的位置：第一步：通过炉外目视检查及运行数据分析，先判断漏点所属***或模块，确定***应切割的管道；

2)剥除受热管鳍片，找出缺陷管的具***置：首先，用切割机平行受热管径向切割鳍片，无需切到鳍片根部，只需管子径向切割到鳍片约4/5深度即可；用短钢钎沿管径轴向敲击鳍片，鳍片松脱后用手钳拔起夹出；剥除鳍片形成约4cm空隙后，用钢钎沿管壁往下敲击鳍片，鳍片会自然松脱，再用手钳取出松脱的鳍片，清理完鳍片后找出缺陷管；

剥除受热管鳍片的方法需要根据模块的位置、管子间距来确定。传统是采用气割和砂轮切割机剥离。但是经试验，采用气割的方法，很难不损坏管子母材而割净所有鳍片，或因火焰温度太高而使管子与鳍片被加热，导致熔化物黏合在一起，取出更困难；由于根部无法彻底除净，导致鳍片残留部分越多，间隙越小，直至第三排则再也无法切割，从而无法确定漏点。若用常规砂轮切割机进行切割，由于砂轮外径通常超过150mm，对于多数模块而言，大于两管的鳍片高度之和，因此易损坏母材。同时，由于砂轮片易折碎(鳍片太多、受力不均)，割到里排时空间受限，即使使用往复锯，同样会出现上述问题，因此，需要研究更合适的工具与方法。

经分析，余热锅炉锅炉所用开齿螺旋鳍片管的加工工艺是在无缝钢管外表面上按一定的螺距缠绕开齿钢带并保持垂直，通过高频电流的集肤效应与电热效应，局部加热钢管与钢带的接触面，实现接触面的塑性焊接。即余热锅炉鳍片管并不像常规锅炉鳍片管那样直接焊接在受热管上的。经实验证明鳍片与受热管的连接并不是非常紧固。

经过多次试验，现在我们采用步骤2)中的方法可迅速剥除鳍片管的鳍片。这样做的好处是：一、速度快，比常规方法节约50％时间；二、剥除效果好，鳍片是完全剥离，受热管面无残留的鳍片，不会出现越到后排管子鳍片残留部分越多，间隙越小，到模块中间因空间过小导致再也无法切割鳍片的情况发生；三、由于鳍片切割是沿管子径向进行，不会发生因为受热管卡住导致切割机无法伸入的情况；四、剥离鳍片时不会伤害到受热管，无论切割还是敲击，都在鳍片上进行，和管子无接触，不会像常规做法那样容易伤害到受热管，导致新的隐患和缺陷发生。

3)割除缺陷管段：根据缺陷管所在的模块位置，使用往复锯，按“1-1-3-3-5-5”的形式进行反向割除；所述“1-1-3-3-5-5”的形式是指：如果缺陷管在第二排，则最外面排只需割一根受热管，就可以进行管子维修工作了，如果管子在第三排，则最外面需割3根管子才可以有足够空间进行维修工作；由于空间问题，最多时最外层也只需切割5根管子，焊工就可以身体伸入进行维修工作；

4)***式更换缺陷管段：a)采用内填丝法进行氩弧打底焊接，通过对口间隙，焊工可以控制打底层焊缝质量；b)填充及盖面层焊接，采取一人焊接，一人配合用小镜观察的办法；控制盖面层焊缝质量；c)切除缺陷鳍片管段，换一新管焊接两个焊口，采用新型的充氩装置解决充氩密封问题；

5)焊接完成后质量检验：焊后彻底清除熔渣及飞溅物，用手持放大镜检查，不能有裂纹、气孔、夹渣此类焊接缺陷；否则采用角向磨光机打磨，清除焊接缺陷后重新焊接，直到检查合格为止。

其他具体实施例：

本发明其他实施例的特点是：参照具体实施例2，

在步骤1)中，当第一步无法判断鳍片管模块缺陷位置时，结合第二步进行判断，如下所述：利用各***压力或温度下降的速度不同，打开人孔观察，判断漏点所属管子及大致高度；必要时，做好防护措施，包括高盘吹扫，加速炉膛冷却；观察数次后，强制打开烟气档板，保持对炉膛的抽力，打开相应的人孔门，向里目视、倾听；协调运行人员，对中压过热蒸汽***，采取运行时人工干预操作阀门、由辅汽或高压过热器倒灌蒸汽来配合查漏；

或者在步骤1)中，如果蒸汽***因各种意外而致泄压太快，当无法通过上述第一步和第二步查找到漏点位置时，则采用压缩空气试验法、水压试验法或蒸汽试验法进行查找；

或者在步骤4)中，所述充氩装置具有一弯管，弯管采用扁平管，使弯管能够塞进小的焊缝里；在鳍片管内壁上位于焊口的上下两端分别设有用水溶纸制成的堵塞杯；

其余与具体实施例2相同。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)初步判断鳍片管模块的缺陷管的位置，通过炉外目视检查及运行数据分析，判断漏点所属***或模块，确定***应切割的管道；

2)剥除受热管鳍片，找出缺陷管的具***置；首先，用切割机沿受热管径向切割鳍片，切割深度为沿管子径向切割到鳍片的4/5深度处；用短钢钎沿管径轴向敲击鳍片，鳍片松脱后用手钳拔起夹出；剥除鳍片形成4cm空隙后，用钢钎沿管壁往下敲击鳍片，至鳍片会自然松脱，再用手钳取出松脱的鳍片，清理完鳍片后找出缺陷管；

3)割除缺陷管段，根据缺陷管所在的模块位置，使用往复锯，按“1-1-3-3-5-5”的形式进行反向割除；所述“1-1-3-3-5-5”的形式是指：如果缺陷管在第二排，则最外面排只需割一根受热管，就能进行管子维修工作了，如果管子在第三排，则最外面需割3根管子才能有足够空间进行维修工作；

4)***式更换缺陷管段，a)采用内填丝法进行氩弧打底焊接，通过对口间隙，焊工控制打底层焊缝质量；b)填充及盖面层焊接，采取一人焊接，一人配合用小镜观察的办法；控制盖面层焊缝质量；c)切除缺陷鳍片管段，换一新管焊接两个焊口，采用充氩装置解决充氩密封问题；

5)焊接完成后质量检验，焊后彻底清除熔渣及飞溅物，用手持放大镜检查，在密封不能有裂纹、气孔、夹渣焊接缺陷；若存在前述缺陷则采用角向磨光机打磨，清除焊接缺陷后重新焊接，直到检查合格为止。

2.根据权利要求1 所述的一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，其特征是：

在步骤1)中，当第一步无法判断鳍片管模块缺陷位置时，结合第二步进行判断，如下所述：

利用各***压力或温度下降的速度不同，打开人孔观察，判断漏点所属管子及大致高度；观察数次后，强制打开烟气档板，保持对炉膛的抽力，打开相应的人孔门，向里目视、倾听；协调运行人员，对中压过热蒸汽***，采取运行时人工干预操作阀门、由辅汽或高压过热器倒灌蒸汽来配合查漏。

3.根据权利要求2 所述的一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，其特征是：

在步骤1)中，如果蒸汽***因各种意外而致泄压太快，当无法通过上述第一步和第二步查找到漏点位置时，则采用压缩空气试验法、水压试验法或蒸汽试验法进行查找。

4.根据权利要求1 或2 或3 所述的一种快速修复余热锅炉鳍片管模块缺陷的方法，其特征是：在步骤4)中，所述充氩装置具有一弯管，弯管采用扁平管，使弯管能够塞进小的焊缝里；在鳍片管内壁上位于焊口的上下两端分别设有用水溶纸制成的堵塞杯。