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        做好鍋筒水壓試驗(yàn)把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)

        2015-12-31 11:41:36嚴(yán)禎榮
        關(guān)鍵詞:焊縫

        文/嚴(yán)禎榮

        一般來(lái)說(shuō),水壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)鍋筒產(chǎn)品制造質(zhì)量?jī)?yōu)劣的最后檢驗(yàn)方法,只有正確做好水壓試驗(yàn)才能把好鍋筒產(chǎn)品質(zhì)量這道關(guān)。本期講座特邀上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院研究開(kāi)發(fā)部教授級(jí)高級(jí)工程師嚴(yán)禎榮,從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程和可操作性的角度,講解如何做好水壓試驗(yàn),尤其是提出在鍋筒水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力、升壓降壓速度和保壓時(shí)間等方面的注意事項(xiàng),為相關(guān)從業(yè)人員以及有志于從事該領(lǐng)域工作的讀者提供參考。

        一、關(guān)鍵詞點(diǎn)擊

        1. 水管鍋爐

        根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16507.1-2013《水管鍋爐第1部分:總則》,水管鍋爐(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“鍋爐”)是指煙氣在受熱面管子外部流動(dòng),工質(zhì)[1]實(shí)現(xiàn)熱能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)稱(chēng)為工質(zhì),依靠它在熱機(jī)中的狀態(tài)變化(如膨脹)才能獲得功,而做功通過(guò)工質(zhì)才能傳遞熱。在管子內(nèi)部流動(dòng)的鍋爐。

        2. 水壓試驗(yàn)壓力

        根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16507.1-2013,在水壓試驗(yàn)時(shí),按規(guī)定對(duì)鍋爐系統(tǒng)或受壓部件(元件)進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)所施加的壓力。

        二、不規(guī)范的鍋筒水壓試驗(yàn)案例

        眾所周知,鍋筒的制造主要靠焊接完成,成型后的總焊縫長(zhǎng)度和總管接頭焊縫都比較長(zhǎng),如圖1所示。環(huán)焊縫、縱焊縫以及管接頭焊縫會(huì)大大減弱鍋筒強(qiáng)度,焊縫質(zhì)量就直接影響到整個(gè)鍋筒質(zhì)量的好壞。焊縫質(zhì)量的好壞,首先要經(jīng)過(guò)無(wú)損檢測(cè)來(lái)檢驗(yàn),然后通過(guò)水壓試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行綜合檢驗(yàn)。

        圖1 鍋筒及管接頭

        某鍋爐制造廠的鍋筒產(chǎn)品水壓試驗(yàn)的工藝為:試驗(yàn)壓力為計(jì)算壓力的1.5倍,即1.5P (P為鍋筒計(jì)算壓力,也稱(chēng)為設(shè)計(jì)壓力,單位:MPa);沒(méi)有標(biāo)明升壓速度要求,同時(shí)從試驗(yàn)壓力降到計(jì)算壓力的過(guò)程也沒(méi)有降壓速度要求;試驗(yàn)壓力下的保壓時(shí)間規(guī)定為大于等于20 min,即保壓時(shí)間至少20 min,上限沒(méi)有明確規(guī)定,可以理解為沒(méi)有上限限制。

        按照該工藝執(zhí)行鍋筒水壓試驗(yàn)時(shí),某發(fā)電廠監(jiān)理方提出試驗(yàn)壓力下保壓1 h,甚至更長(zhǎng)時(shí)間的要求。另一發(fā)電廠客戶提出按TSG G0001-2012《鍋爐安全監(jiān)察技術(shù)規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《鍋規(guī)》)要求,鍋筒試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.25倍就可以了,如果將1.5倍工作壓力作為試驗(yàn)壓力且保壓過(guò)長(zhǎng)時(shí)間,不但嚴(yán)重影響鍋筒安全,而且浪費(fèi)時(shí)間。制造廠方認(rèn)為大多鍋爐圖紙是引進(jìn)國(guó)外技術(shù),水壓試驗(yàn)工藝是按ASME標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的,試驗(yàn)壓力為計(jì)算壓力的1.5倍沒(méi)有問(wèn)題。

        顯然按照現(xiàn)行鍋筒水壓試驗(yàn)工藝執(zhí)行水壓試驗(yàn)操作時(shí),發(fā)電廠監(jiān)理方和制造廠兩者之間會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重分歧,不利于有效檢驗(yàn)出鍋筒制造過(guò)程中的安全隱患。由此可見(jiàn),分析當(dāng)前執(zhí)行的鍋筒水壓試驗(yàn)工藝的合理性是十分必要的。

        三、鍋筒水壓試驗(yàn)基本要求

        按照《鍋規(guī)》的規(guī)定,只有滿足下列基本要求的情況下,才能開(kāi)展鍋筒產(chǎn)品的水壓試驗(yàn)。

        1. 鍋筒產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)在無(wú)損檢測(cè)和熱處理后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。

        2. 水壓試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)當(dāng)有可靠的安全防護(hù)設(shè)施,避免水壓試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)交叉作業(yè)現(xiàn)象。

        3. 水壓試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)在環(huán)境溫度高于或者等于5℃時(shí)進(jìn)行,低于5℃時(shí)應(yīng)當(dāng)有防護(hù)措施。

        4. 水壓試驗(yàn)所用水應(yīng)當(dāng)是潔凈水,水溫應(yīng)當(dāng)保持高于周?chē)饵c(diǎn)的溫度,以防止表面結(jié)露,也不宜溫度過(guò)高,以防止引起汽化或過(guò)大的溫差應(yīng)力。

        5. 合金鋼受壓元件的水壓試驗(yàn)溫度應(yīng)當(dāng)高于所用鋼種的脆性轉(zhuǎn)變溫度。

        6. 奧氏體[2]碳溶解在γ-Fe中的間隙固溶體,常用符號(hào)A表示。它仍保持γ-Fe的面心立方晶格。受壓元件水壓試驗(yàn)時(shí),應(yīng)當(dāng)控制水中的氯離子含量不超過(guò)25mg/L,如不能滿足時(shí),水壓試驗(yàn)后應(yīng)當(dāng)立即將水漬去除干凈。

        四、做好水壓試驗(yàn)的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)

        從上述案例中可以看出,無(wú)論是鍋爐制造廠,還是發(fā)電廠的監(jiān)理方,在執(zhí)行的鍋筒水壓試驗(yàn)過(guò)程中存在很大分歧,一是沒(méi)有正確理解有關(guān)水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力、過(guò)程控制、保壓時(shí)間等方面的要求;二是有關(guān)部門(mén)頒布的水壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán)謹(jǐn),導(dǎo)致執(zhí)行難以統(tǒng)一。

        1.關(guān)于試驗(yàn)壓力

        水壓試驗(yàn)壓力的確定是由鍋筒計(jì)算壓力或最高工作壓力乘以一個(gè)規(guī)定系數(shù)來(lái)得到的。由于標(biāo)準(zhǔn)的不同,有的以計(jì)算壓力作為基準(zhǔn),有的以最高工作壓力作為基準(zhǔn),還有的以鍋爐額定壓力或最高主蒸汽壓力作為基準(zhǔn)。實(shí)際上,根據(jù)GB/T 16507.4-2013《水管鍋爐 第4部分:受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》第7條得知:鍋筒的計(jì)算壓力P、工作壓力P0和額定壓力Pr是不同的概念。在系數(shù)選擇上,有的選用1.5,有的選用1.25。這樣一來(lái),在水壓試驗(yàn)的試驗(yàn)壓力的確定上就存在多種情況。筆者經(jīng)過(guò)仔細(xì)比較研究,鍋筒水壓試驗(yàn)壓力以鍋筒計(jì)算壓力的1.25倍來(lái)確定是更為合理的。

        2. 關(guān)于升壓降壓速度

        我國(guó)《鍋規(guī)》第4.5.6.3條規(guī)定“鍋爐進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí),水壓應(yīng)緩慢地升降”,但沒(méi)有明確具體的升降壓速度要求范圍。之所以沒(méi)有明確具體的升降壓速度要求范圍,主要是因?yàn)獒槍?duì)水壓試驗(yàn)壓力較低的鍋爐,沒(méi)有規(guī)定升降壓速度要求范圍的必要,只要操作時(shí)緩慢就行;而對(duì)于水壓試驗(yàn)壓力高達(dá)30MPa的電站鍋爐產(chǎn)品的鍋筒,必須明確升降壓速度要求范圍來(lái)保證緩慢升壓降壓。實(shí)際上,有關(guān)電站鍋爐的水壓試驗(yàn)都有明確規(guī)定升壓速度為0.2 ~0.3 MPa/min,降壓速度為0.4~0.5 MPa/min。

        3.關(guān)于保壓時(shí)間

        《鍋規(guī)》第4.5.6.2.1條的規(guī)定“整體水壓試驗(yàn)保壓時(shí)間為20min”,第4.5.6.2.2條的第(1)條規(guī)定:“以部件形式出廠的鍋筒、啟動(dòng)分離器為其工作壓力的1.25倍,保壓時(shí)間至少20 min”,這兩條規(guī)定的保壓時(shí)間不一致。顯然,不論以哪種形式出廠的鍋筒,其試驗(yàn)壓力下的保壓時(shí)間規(guī)定為至少20min是不合理的。同時(shí)按照制造廠的規(guī)定,在實(shí)際水壓試驗(yàn)時(shí),試驗(yàn)壓力下的保壓時(shí)間難以具體確定,造成發(fā)電廠與制造廠、監(jiān)檢單位之間意見(jiàn)不統(tǒng)一。另外,在《鍋爐壓力容器產(chǎn)品安全性能監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》(國(guó)質(zhì)檢鍋[2003]194號(hào))中明確檢查水壓試驗(yàn)的內(nèi)容有保壓時(shí)間,這也表明保壓時(shí)間是一個(gè)具體要求即20min,決不是[20,+∞)這樣一個(gè)時(shí)間集合范圍。

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