一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法
2023-07-14 14:12:46 1
專利名稱：一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法
技術領域：
本發明涉及一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，屬於發電工業及附屬設備技術領域領域。
背景技術：
目前，隨著我國西氣東送和海外引進LNG，蒸汽燃氣聯合循環機組開始大量的投入生產運行。同時，由於國家有關的技術政策，與聯合循環機組配備的餘熱鍋爐絕大部分是國內廠家引進國外技術後生產的。按照國外的相關理念，鰭片管受熱模塊為一次性設備，壽命期內一般不會發生洩漏，因此在國外並無鰭片管受熱面缺陷的修復技術和記錄。然而，按照餘熱鍋爐在國內這幾年的運行情況來看，鰭片管受熱面發生洩漏的事件時有發生。根據這幾年國內電廠發生缺陷來分析，主要是以下幾點原因造成鰭片管受熱面發生洩漏1)與蒸汽燃氣聯合循環機組配置的大型餘熱鍋爐為國內首次引進國外技術設計和製造，消化和創新能力不足，必然存在許多問題，如未充分考慮燃機排氣流速較大而引起前幾個模塊(特別是模塊1)的振動及摩擦問題。易引起受熱面管子碰傷和洩漏；對餘熱鍋爐與燃機運行特點不清楚，設計過於理論化，導致工作介質流量分配不均勻，易引起超溫爆管；按國外標準全盤引進，與國內現行標準有差異，無法進行充分的預防性檢查，易發生意外洩漏事故等。2)國外機組均為帶基本負荷運行方式，而我國則是長期兩班制運行，為國際首創， 啟動、停機速度與升、降負荷的速度比燃煤機組快得多，溫度變化速率很大，對材料與結構特性(如全部受熱面管子均密布螺旋鰭片)的考驗大，溫度交變應力、疲勞破壞等引發的新問題將不可避免。3)材料問題為滿足餘熱鍋爐的運行參數要求，保證鍋爐壽命和質量，在國內現有材料技術無法滿足的情況下，我國鍋爐生產廠家在製造餘熱鍋爐時均使用國外進口材料。然而進口材料因為生產方式和產地等因素，會出現材料性能無法滿足使用要求，造成鰭片管受熱面發生缺陷。4)餘熱鍋爐製造企業焊接工藝與質量控制方面的技術吸收與消化不夠，造成鰭片管模塊存在製作安裝缺陷，生產運行中發生洩漏。在現有技術中，餘熱鍋爐本體受熱面採用N/E標準設計模塊結構，共分為6個模塊，每個模塊由垂直布置的順列螺旋鰭片管和進出口集箱組成，以獲得最佳的傳熱效果和最低的煙氣壓降。燃氣輪機排出的煙氣通過進口煙道進入鍋爐本體，依次水平橫向衝刷各受熱面模塊，再經出口煙道由主煙囪排出。由於運輸條件的限制，本鍋爐沿寬度方向各個受熱面模塊均分成三個管屏模塊，每個模塊設計沿著煙氣流向設計了 8-16排鰭片管子，管子均採用開齒螺旋鰭片管結構，各模塊管與管之間(包括鰭片)連接緊密，鰭片的間隙不足 5mm。每個管屏都是懸吊在橫梁上，模塊的頂部和底部集箱裝設了煙氣擋板，防止煙氣短路。此種結構就給鰭片管模塊的檢修工作帶來了很大的困難，鰭片管密集布置，管與管間距離相當小。由於受熱面鰭片間隙不足5mm，非但工具無法深入，連視線也會被遮擋，一旦鰭片管模塊發生洩漏，確認發生缺陷管道位置、進行割管、焊接和金檢工作難度相當大。 萬一在不利位置(模塊中間)出現爆漏，則無良策可施，只能按照安裝階段的方法進行處理 (需吊出模塊)、耗費大量的人力物力，檢修時間非常長，基本長達半個月。
發明內容
本發明的目的，是為了解決現有技術中無法對餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷進行修復的問題，提供一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，採用該方法無需進行模塊吊裝，可實現快速剝除鰭片，且不會對鰭片管管身造成損傷；能夠更快切割缺陷管段，並能夠在餘熱鍋爐鰭片管模塊內實現充氬的密封性。本發明的目的可以通過如下措施達到一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，其特點在於包括以下步驟1)初步判斷鰭片管模塊的缺陷管的位置第一步通過爐外目視檢查及運行數據分析，先判斷漏點所屬系統或模塊，確定外圍應切割的管道；2)剝除受熱管鰭片，找出缺陷管的具體位置首先，用切割機平行受熱管徑向切割鰭片，無需切到鰭片根部，只需管子徑向切割到鰭片約4/5深度即可；用短鋼釺沿管徑軸向敲擊鰭片，鰭片鬆脫後用手鉗拔起夾出；剝除鰭片形成約km空隙後，用鋼釺沿管壁往下敲擊鰭片，鰭片會自然鬆脫，再用手鉗取出鬆脫的鰭片，清理完鰭片後找出缺陷管；剝除受熱管鰭片的方法需要根據模塊的位置、管子間距來確定。傳統是採用氣割和砂輪切割機剝離。但是經試驗，採用氣割的方法，很難不損壞管子母材而割淨所有鰭片， 或因火焰溫度太高而使管子與鰭片被加熱，導致熔化物黏合在一起，取出更困難；由於根部無法徹底除淨，導致鰭片殘留部分越多，間隙越小，直至第三排則再也無法切割，從而無法確定漏點。若用常規砂輪切割機進行切割，由於砂輪外徑通常超過150mm，對於多數模塊而言，大於兩管的鰭片高度之和，因此易損壞母材。同時，由於砂輪片易折碎(鰭片太多、受力不均)，割到裡排時空間受限，即使使用往復鋸，同樣會出現上述問題，因此，需要研究更合適的工具與方法。經分析，餘熱鍋爐鍋爐所用開齒螺旋鰭片管的加工工藝是在無縫鋼管外表面上按一定的螺距纏繞開齒鋼帶並保持垂直，通過高頻電流的集膚效應與電熱效應，局部加熱鋼管與鋼帶的接觸面，實現接觸面的塑性焊接。即餘熱鍋爐鰭片管並不像常規鍋爐鰭片管那樣直接焊接在受熱管上的。經實驗證明鰭片與受熱管的連接並不是非常緊固。經過多次試驗，現在我們採用步驟幻中的方法可迅速剝除鰭片管的鰭片。這樣做的好處是一、速度快，比常規方法節約50%時間；二、剝除效果好，鰭片是完全剝離，受熱管面無殘留的鰭片，不會出現越到後排管子鰭片殘留部分越多，間隙越小，到模塊中間因空間過小導致再也無法切割鰭片的情況發生；三、由於鰭片切割是沿管子徑向進行，不會發生因為受熱管卡住導致切割機無法伸入的情況；四、剝離鰭片時不會傷害到受熱管，無論切割還是敲擊，都在鰭片上進行，和管子無接觸，不會像常規做法那樣容易傷害到受熱管，導致新的隱患和缺陷發生。3)割除缺陷管段根據缺陷管所在的模塊位置，使用往復鋸，按「1-1-3-3-5-5」的形式進行反向割除；所述「1-1-3-3-5-5」的形式是指如果缺陷管在第二排，則最外面排只需割一根受熱管，就可以進行管子維修工作了，如果管子在第三排，則最外面需割3根管子才可以有足夠空間進行維修工作；由於空間問題，最多時最外層也只需切割5根管子，焊工就可以身體伸入進行維修工作；4)插入式更換缺陷管段a)採用內填絲法進行氬弧打底焊接，通過對口間隙，焊工可以控制打底層焊縫質量；b)填充及蓋面層焊接，採取一人焊接，一人配合用小鏡觀察的辦法；控制蓋面層焊縫質量；c)切除缺陷鰭片管段，換一新管焊接兩個焊口，採用新型的充氬裝置解決充氬密封問題；5)焊接完成後質量檢驗焊後徹底清除熔渣及飛濺物，用手持放大鏡檢查，不能有裂紋、氣孔、夾渣此類焊接缺陷；否則採用角向磨光機打磨，清除焊接缺陷後重新焊接，直到檢查合格為止。本發明的目的還可以通過如下措施達到本發明的一種實施方式是在步驟1)中，當第一步無法判斷鰭片管模塊缺陷位置時，結合第二步進行判斷，如下所述利用各系統壓力或溫度下降的速度不同，打開人孔觀察，判斷漏點所屬管子及大致高度；必要時，做好防護措施，包括高盤吹掃，加速爐膛冷卻； 觀察數次後(每次lh，一般為2次)，強制打開煙氣檔板，保持對爐膛的抽力，打開相應的人孔門，向裡目視、傾聽；協調運行人員，有意識地注意保壓或憋壓，其中，對中壓過熱蒸汽系統，也可採取運行時人工幹預操作閥門、由輔汽或高壓過熱器倒灌蒸汽來配合查漏；本發明的一種實施方式是在步驟1)中，蒸汽系統可能因各種意外而致洩壓太快，當無法通過上述第一步和第二步查找到漏點位置時，則必須採用壓縮空氣試驗法、水壓試驗法或蒸汽試驗法進行查找。本發明的一種實施方式是在步驟4)中，所述新型的充氬裝置具有一彎管，彎管採用扁平管，從而使彎管可以塞進很小的焊縫裡；在鰭片管內壁上位於焊口的上下兩端分別設有用水溶紙製成的堵塞杯，當往管內衝氬氣時，氬氣不會沿管道逃逸，保證在氬氣保護下完成焊接工作。本發明的有益效果是1、實現餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的快速修復；無需進行模塊吊裝。2、創新式鰭片管鰭片剝除方法，具有以下優點一、速度快，比常規方法節約50% 時間；二、剝除效果好，鰭片是完全剝離，受熱管面無殘留的鰭片，不會出現越到後排管子鰭片殘留部分越多，間隙越小，到模塊中間因空間過小導致再也無法切割鰭片的情況發生； 三、由於鰭片切割是沿管子徑向進行，不會發生因為受熱管卡住導致切割機無法伸入的情況；四、剝離鰭片時不會傷害到受熱管，無論切割還是敲擊，都在鰭片上進行，和管子無接觸，不會像常規做法那樣容易傷害到受熱管，導致新的隱患和缺陷發生。3、有別於傳統的切割方式，更快切割缺陷管段。常規割管方法是採用氣割，這是最快捷、最簡單的方法，但對操作人員要求高，必須由高級、技術熟練的技工操作，以免損壞鄰近的管子；而且對某些材料鰭片管模塊而言，管材較硬不利於氣割。也可用砂輪片外徑小於管徑加管間距的小型切割機進行切割，由有經驗的鉗工來執行，否則易造成對鄰近管子的損壞；但是這樣要求專用切割機，而且若鰭片管管徑較大，則由於砂輪片較小，將無法切割到鰭片管的背面。經試驗比較，使用往復鋸切割效果較好，所需空間小，管徑較大也可完成切割，且由於往復鋸可以在鰭片管上直接切割，而切割機需將割口位置的鰭片剝除後才可投入使用，可節約維修時間。
4、獨特充氬裝置，在餘熱鍋爐鰭片管模塊內實現充氬的密封性。
圖la、圖lb、圖Ic是本發明具體實施例的剝除鰭片切割示意圖。圖中1為受熱管；2為鰭片；3為砂輪機；4為鋼釺。圖2是本發明具體實施例的新型充氬裝置的結構示意圖。圖中1為受熱管；2為鰭片；5為焊口 ；6為充氬裝置；7為堵塞杯。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述具體實施例1 現以某餘熱鍋爐鰭片管模塊的維修(缺陷管位於第3排)說明本實施例所述的有一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，依次按以下步驟進行1)採用水壓試驗法，通過觀察漏水大概判斷鰭片管模塊缺陷的位置，可判斷缺陷位於第3或第4排鰭片管上，確定外圍應切割的管道。2)使用往復鋸，將第一排3根管子切除。3)使用往復鋸，切除第二排一根管。第三排管子有水跡，初步判斷缺陷可能在這根鰭片管上。4)圖la、圖lb、圖lc，用砂輪機在第三排懷疑缺陷鰭片管沿管徑向切割，用短鋼釺沿管徑軸向敲擊鰭片2，鰭片鬆脫後用手鉗拔起夾出。剝除鰭片2形成約4cm空隙後，用鋼釺沿管壁往下敲擊鰭片2，鰭片2會自然鬆脫，再用手鉗取出鬆脫的鰭片2。清理完鰭片後找出缺陷。5)用砂輪機在第二排鰭片管被割除管旁邊2根管沿管徑向切割，用短鋼釺沿管徑軸向敲擊鰭片，鰭片鬆脫後用手鉗拔起夾出。剝除鰭片形成約4cm空隙後，用鋼釺沿管壁往下敲擊鰭片，鰭片會自然鬆脫，再用手鉗取出鬆脫的鰭片。剝除約30CM鰭片。6)參照圖2a、圖2b、圖2c，用往復鋸在鰭片管側離焊縫邊將缺陷部位管子段進行反向割除，然後打磨至坡口尺寸要求。同時將新管段也打磨至坡口尺寸要求。7)集箱返修區域約200mm內用火焰加熱方法預熱至150°C，按圖4要求用充氬裝置6進行局部背氣保護，將新管段與舊管段定位焊，對口間隙3-4mm。保證焊絲的伸人。8)選派經驗豐富的I類焊工通過鏡面呈像焊法施焊，在保證根部熔合良好的前提下，儘量採用較小規範焊接第一焊縫，層間溫度控制在300°C以下。採用規格為垂2. Onlln 的AWS A5. 28,ER 90S-B9焊絲，電流100-130A，二層焊完。每焊完一層，及時利用小鏡輔助進行外觀檢查。9)對接焊口 5完成後，拆除背氣保護裝置。按圖4要求放置可溶性紙環7。10)檢查背氣保護情況良好後，進行第二焊縫裝配定位及焊接，焊接工藝與第一焊
縫一樣。11)當焊縫整體焊接完畢，緩冷至100 120°C時，及時進行焊後熱處理，熱處理加熱溫度(760 士 10)°C，恆溫4h。12)焊接完成後質量檢驗焊後徹底清除熔渣及飛濺物，用手持放大鏡檢查，不能有裂紋、氣孔、夾渣此類焊接缺陷；否則採用角向磨光機打磨，清除焊接缺陷後重新焊接，直到檢查合格為止。具體實施例2 本具體實施例的特點是包括以下步驟1)初步判斷鰭片管模塊的缺陷管的位置第一步通過爐外目視檢查及運行數據分析，先判斷漏點所屬系統或模塊，確定外圍應切割的管道；2)剝除受熱管鰭片，找出缺陷管的具體位置首先，用切割機平行受熱管徑向切割鰭片，無需切到鰭片根部，只需管子徑向切割到鰭片約4/5深度即可；用短鋼釺沿管徑軸向敲擊鰭片，鰭片鬆脫後用手鉗拔起夾出；剝除鰭片形成約km空隙後，用鋼釺沿管壁往下敲擊鰭片，鰭片會自然鬆脫，再用手鉗取出鬆脫的鰭片，清理完鰭片後找出缺陷管；剝除受熱管鰭片的方法需要根據模塊的位置、管子間距來確定。傳統是採用氣割和砂輪切割機剝離。但是經試驗，採用氣割的方法，很難不損壞管子母材而割淨所有鰭片， 或因火焰溫度太高而使管子與鰭片被加熱，導致熔化物黏合在一起，取出更困難；由於根部無法徹底除淨，導致鰭片殘留部分越多，間隙越小，直至第三排則再也無法切割，從而無法確定漏點。若用常規砂輪切割機進行切割，由於砂輪外徑通常超過150mm，對於多數模塊而言，大於兩管的鰭片高度之和，因此易損壞母材。同時，由於砂輪片易折碎(鰭片太多、受力不均)，割到裡排時空間受限，即使使用往復鋸，同樣會出現上述問題，因此，需要研究更合適的工具與方法。經分析，餘熱鍋爐鍋爐所用開齒螺旋鰭片管的加工工藝是在無縫鋼管外表面上按一定的螺距纏繞開齒鋼帶並保持垂直，通過高頻電流的集膚效應與電熱效應，局部加熱鋼管與鋼帶的接觸面，實現接觸面的塑性焊接。即餘熱鍋爐鰭片管並不像常規鍋爐鰭片管那樣直接焊接在受熱管上的。經實驗證明鰭片與受熱管的連接並不是非常緊固。經過多次試驗，現在我們採用步驟幻中的方法可迅速剝除鰭片管的鰭片。這樣做的好處是一、速度快，比常規方法節約50%時間；二、剝除效果好，鰭片是完全剝離，受熱管面無殘留的鰭片，不會出現越到後排管子鰭片殘留部分越多，間隙越小，到模塊中間因空間過小導致再也無法切割鰭片的情況發生；三、由於鰭片切割是沿管子徑向進行，不會發生因為受熱管卡住導致切割機無法伸入的情況；四、剝離鰭片時不會傷害到受熱管，無論切割還是敲擊，都在鰭片上進行，和管子無接觸，不會像常規做法那樣容易傷害到受熱管，導致新的隱患和缺陷發生。3)割除缺陷管段根據缺陷管所在的模塊位置，使用往復鋸，按「1-1-3-3-5-5」的形式進行反向割除；所述「1-1-3-3-5-5」的形式是指如果缺陷管在第二排，則最外面排只需割一根受熱管，就可以進行管子維修工作了，如果管子在第三排，則最外面需割3根管子才可以有足夠空間進行維修工作；由於空間問題，最多時最外層也只需切割5根管子，焊工就可以身體伸入進行維修工作；4)插入式更換缺陷管段a)採用內填絲法進行氬弧打底焊接，通過對口間隙，焊工可以控制打底層焊縫質量；b)填充及蓋面層焊接，採取一人焊接，一人配合用小鏡觀察的辦法；控制蓋面層焊縫質量；c)切除缺陷鰭片管段，換一新管焊接兩個焊口，採用新型的充氬裝置解決充氬密封問題；5)焊接完成後質量檢驗焊後徹底清除熔渣及飛濺物，用手持放大鏡檢查，不能有裂紋、氣孔、夾渣此類焊接缺陷；否則採用角向磨光機打磨，清除焊接缺陷後重新焊接，直到檢查合格為止。其他具體實施例本發明其他實施例的特點是參照具體實施例2，在步驟1)中，當第一步無法判斷鰭片管模塊缺陷位置時，結合第二步進行判斷， 如下所述利用各系統壓力或溫度下降的速度不同，打開人孔觀察，判斷漏點所屬管子及大致高度；必要時，做好防護措施，包括高盤吹掃，加速爐膛冷卻；觀察數次後，強制打開煙氣檔板，保持對爐膛的抽力，打開相應的人孔門，向裡目視、傾聽；協調運行人員，對中壓過熱蒸汽系統，採取運行時人工幹預操作閥門、由輔汽或高壓過熱器倒灌蒸汽來配合查漏；或者在步驟1)中，如果蒸汽系統因各種意外而致洩壓太快，當無法通過上述第一步和第二步查找到漏點位置時，則採用壓縮空氣試驗法、水壓試驗法或蒸汽試驗法進行查找；或者在步驟4)中，所述充氬裝置具有一彎管，彎管採用扁平管，使彎管能夠塞進小的焊縫裡；在鰭片管內壁上位於焊口的上下兩端分別設有用水溶紙製成的堵塞杯；其餘與具體實施例2相同。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施例，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，其特徵在於包括以下步驟1)初步判斷鰭片管模塊的缺陷管的位置，通過爐外目視檢查及運行數據分析，判斷漏點所屬系統或模塊，確定外圍應切割的管道；2)剝除受熱管鰭片，找出缺陷管的具體位置；首先，用切割機沿受熱管徑向切割鰭片， 切割深度為沿管子徑向切割到鰭片的4/5深度處；用短鋼釺沿管徑軸向敲擊鰭片，鰭片鬆脫後用手鉗拔起夾出；剝除鰭片形成4cm空隙後，用鋼釺沿管壁往下敲擊鰭片，至鰭片會自然鬆脫，再用手鉗取出鬆脫的鰭片，清理完鰭片後找出缺陷管；3)割除缺陷管段，根據缺陷管所在的模塊位置，使用往復鋸，按「1-1-3-3-5-5」的形式進行反向割除；所述「1-1-3-3-5-5」的形式是指如果缺陷管在第二排，則最外面排只需割一根受熱管，就能進行管子維修工作了，如果管子在第三排，則最外面需割3根管子才能有足夠空間進行維修工作；4)插入式更換缺陷管段，a)採用內填絲法進行氬弧打底焊接，通過對口間隙，焊工控制打底層焊縫質量；b)填充及蓋面層焊接，採取一人焊接，一人配合用小鏡觀察的辦法；控制蓋面層焊縫質量；c)切除缺陷鰭片管段，換一新管焊接兩個焊口，採用充氬裝置解決充氬密封問題；5)焊接完成後質量檢驗，焊後徹底清除熔渣及飛濺物，用手持放大鏡檢查，在密封不能有裂紋、氣孔、夾渣焊接缺陷；若存在前述缺陷則採用角向磨光機打磨，清除焊接缺陷後重新焊接，直到檢查合格為止。
2.根據權利要求1所述的一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，其特徵是 在步驟1)中，當第一步無法判斷鰭片管模塊缺陷位置時，結合第二步進行判斷，如下所述 利用各系統壓力或溫度下降的速度不同，打開人孔觀察，判斷漏點所屬管子及大致高度；必要時，做好防護措施，包括高盤吹掃，加速爐膛冷卻；觀察數次後，強制打開煙氣檔板，保持對爐膛的抽力，打開相應的人孔門，向裡目視、傾聽；協調運行人員，對中壓過熱蒸汽系統， 採取運行時人工幹預操作閥門、由輔汽或高壓過熱器倒灌蒸汽來配合查漏。
3.根據權利要求2所述的一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，其特徵是 在步驟1)中，如果蒸汽系統因各種意外而致洩壓太快，當無法通過上述第一步和第二步查找到漏點位置時，則採用壓縮空氣試驗法、水壓試驗法或蒸汽試驗法進行查找。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，其特徵是在步驟4)中，所述充氬裝置具有一彎管，彎管採用扁平管，使彎管能夠塞進小的焊縫裡；在鰭片管內壁上位於焊口的上下兩端分別設有用水溶紙製成的堵塞杯。
全文摘要
本發明涉及一種快速修復餘熱鍋爐鰭片管模塊缺陷的方法，1)判斷鰭片管模塊的缺陷管的位置，通過爐外目視檢查及運行數據分析，判斷漏點所屬系統或模塊，確定外圍應切割的管道；2)剝除受熱管鰭片，找出缺陷管的具體位置；3)割除缺陷管段，根據缺陷管所在的模塊位置；4)插入式更換缺陷管段，採用內填絲法進行氬弧打底焊接，通過對口間隙，焊工控制打底層焊縫質量；5)焊接完成後質量檢驗，焊後徹底清除熔渣及飛濺物，直到檢查合格為止。本發明無需進行模塊吊裝，可實現快速剝除鰭片，不會對鰭片管管身造成損傷；能夠更快切割缺陷管段，並能夠在餘熱鍋爐鰭片管模塊內實現充氬的密封性。
文檔編號B23P6/00GK102554550SQ20101059713
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者王慶韌, 範雲灘, 許志升 申請人:廣東惠州天然氣發電有限公司