工業鍋爐損壞與修理

一、概述

鍋爐修理質量和鍋爐改造質量的優劣，直接影響到鍋爐的安全經濟運行和“節能減排”工作的落實。由于鍋爐結構形式不同，制造工藝、制造質量和鍋爐運行保養等情況不同，損壞的部位和情況有所不同，需要根據損壞的具體部位和損壞程度，運用相應的修理方法進行修理，以恢復或基本恢復鍋爐原有的性能，確保其安全運行。

1.鍋爐修理分類

鍋爐正常維修一般分為大、中、小修三類，但工業鍋爐維修沒有明確的分類規定。鍋爐使用單位需要根據鍋爐狀況和使用具體情況確定鍋爐正常維修的內容和維修時間。

（1）運行中臨時發生故障的搶修　即鍋爐在運行過程中處理臨時發生的故障，以保證鍋爐的安全運行和減少熱損失。如保持安全附件的靈敏可靠，維護保養設備，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。

另一種是在鍋爐運行中，突然發現受壓元件損壞。如水冷壁管爆破、鍋筒底部嚴重鼓包、爐拱塌陷等，迫使鍋爐停爐，必須搶修。用戶無修理條件時，應請有資質的專業修理單位進行。

（2）小修　按計劃在停爐期間進行的正常檢修，包括在對鍋爐進行內部檢查時發現的缺陷進行修理。如壓力表定期校驗、保溫層維修、修補爐墻、修理輔機、研磨閥門、安全閥檢修、爐排檢修、水處理設備檢修和清理除塵器等。該工作應由本單位有關部門安排實施。停爐檢查時，鍋爐管理人員和司爐工應參加，做到心中有數。

（3）大修　按照大修計劃和修理方案，對鍋爐進行全面的恢復性檢修。其主要內容包括：對鍋爐進行全面檢查，結合年檢報告，制定實施措施，拆修爐墻，必要時做水壓試驗，對煙管和水管作相關檢查。更換損壞了的水冷壁管、煙管、對流管、過熱器管和省煤器管。對鍋爐范圍內管道如主蒸汽（或出水）、給水系統管道和排污系統管道和閥門進行檢查，對腐蝕和滲漏嚴重的，予以更換，對設備進行某些改進工作，包括對受壓部件做出改動的重大修理等。

大修計劃一般由鍋爐管理部門負責人提出，報單位領導批準執行。本單位承擔不了的大修項目，按有關規定，應請有資質的專業單位進行修理。

2.鍋爐修理、改造質量

工業鍋爐修理質量和鍋爐改造質量應符合《鍋爐安全技術監察規程》和《鍋爐定期檢驗規則》等行政規章和有關技術標準的規定，并接受鍋爐監督檢驗機構的監督檢驗。

3.鍋爐修理單位

（1）鍋爐修理應由有相應資格的單位承擔　鍋爐修理單位應具備一定的技術條件，有必要的專業技術力量、檢修設備和檢測手段，并已取得質量技術監督局頒發的《特種設備維修許可證》（鍋爐），且在有效期內。所承修的鍋爐應與許可證批準的維修“級別”和“范圍”相符。

為了確保鍋爐修理質量，承擔鍋爐修理的單位，其質量保證體系中應包含針對修理項目的質量保證要求。

承擔鍋爐修理的單位在施工前應制訂鍋爐修理方案。鍋爐修理方案應包括：鍋爐修理項目，修理部位詳圖，修理工藝和技術保證措施，以及必要的強度計算資料。

（2）鍋爐修理前應向當地質量技術監督局特種設備安全監察部門進行書面告知　根據國務院《特種設備安全監察條例》規定，承擔鍋爐修理的單位在施工前應填寫“特種設備安裝、改造、維修告知書”，向當地質量技術監督局特種設備安全監察部門進行書面告知，告知后即可施工。

（3）鍋爐大修質量的驗收

①鍋爐大修竣工后，修理單位必須開具《鍋爐修理質量證明書》，證明書內容包括：合格證，“特種設備安裝、維修、改造告知書”，企業法人營業執照復印件，鍋爐修理許可證復印件，鍋爐修理方案，材料質量證明書，焊縫無損檢測報告，鍋爐水壓試驗報告，鍋爐爐墻砌筑檢驗記錄，竣工圖，焊工合格證復印件等。上述資料應由有關人員簽章，合格證除有檢驗負責人簽章外，還應加蓋修理單位公章。

②鍋爐重大維修過程，必須經國務院特種設備安全監督管理部門核準的檢驗機構按照安全技術規范的要求進行監督檢驗，并出具鍋爐修理監督檢驗報告。

③鍋爐總體驗收。鍋爐總體驗收時，除甲乙雙方外，一般還應有當地安全監察機構派員到施工現場參加大修鍋爐的總體驗收。

二、鍋爐修理工藝

鍋爐結構不同，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、封漏（復脹、封焊）、復位、加固、挖補、更換等。在一臺大修鍋爐上，有時需要同時采用幾種方法進行修理才能完成。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，當腐蝕和裂紋并不嚴重時，可用簡便的堆焊、補焊方法修理。

1.堆焊

（1）應用范圍　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計厚度的60％。

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

（2）堆焊前的準備

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時應分區堆焊，以避免由于熱量過于集中，產生變形和裂紋。

③堆焊時板面應劃分成許多正方形或三角形的小塊，每邊長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，堆焊處運行一段時間后，其焊肉可能會自行裂開或脫落。

②堆焊時采用電焊條直徑為?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，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大于90°，以便于清除熔渣。

（4）堆焊后的清理

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

②對于爐膽腐蝕表面的堆焊，焊后應將高出板面的焊縫鏟平、磨光。

2.裂紋焊補

（1）在對裂紋進行修理前，一定要把產生裂紋的原因查清。有些缺陷，如苛性脆化，就不能焊補。材料不符合要求的，應根據具體情況，持慎重態度。

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

（3）在鍋爐爐膽或封頭、管板扳邊彎曲處產生環向裂紋，其長度大于周長的25％時，不宜焊補。

（4）立爐封頭向內扳邊與沖天管對接處，其扳邊彎曲處所產生的多條環狀起槽或裂紋，不得進行焊補。

（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焊，并磨光處理：

①不連續的孔帶裂紋，縱向裂紋總長度不大于20％孔帶總長，橫向裂縫總長不大于25％圓周長；

②連續的孔帶裂紋，縱向裂紋總長不大于10％孔帶總長，橫向裂紋不大于15％圓周長。

（2）管板上管孔間的裂紋有下列五種情況之一者，一般不應焊補。

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長度連續超過四個孔帶以上。

④管孔間裂紋在最外一排超過兩個孔帶。

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，可暫時觀察使用。水管、煙管脹口處發現環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，嚴重者應更新。

（5）在焊補裂紋前要剔除裂紋，開坡口。

（6）焊補裂紋時應防止焊接處由于冷卻收縮所產生的應力造成的不良后果。如在變形處又發生新的裂紋等，一般可采取加楔和預熱的方法預防。

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

（8）若裂紋長度>400mm，在從末端倒行焊補時，在中段進行預熱。

（二）挖補修理

鍋爐受壓元件嚴重損壞的部位，不能用堆焊、焊補等比較簡單的方法修理時，應采取挖補方法，用相應的材質和厚度制成原有形狀的補板，焊補在被挖去的部分，恢復原有的強度。

1.確定原鍋爐材質

①按制造廠圖樣標題欄內標注的材質作為參考，與《鍋爐制造質量證明書》中標注的材質進行核實，確定原材質（以《鍋爐制造質量證明書》中標注的材質為依據）。

②舊鍋爐原始資料遺失，材質不明，須做材料的化學分析和機械性能試驗，來確定材料的性能。

③對使用年久，制造日期超過30年，連續運行超過20年的鍋爐，或對材質有懷疑的鍋爐，除了做化學分析和拉伸試驗外，還要做三個沖擊試驗，三個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對于鍋爐大部分鋼板已普遍腐蝕，其剩余厚度普遍不滿足強度要求，并且剩余厚度普遍不滿足相關標準規范對受壓元件最小壁厚的要求時，則無修理價值，不能再作為承壓鍋爐使用，需更換新鍋爐。

⑤對于發生過熱損壞的鍋爐，尚需對材質作全面分析，因過熱后的鋼板其晶體粒度發生變化，使機械性能惡化。

2.修理鍋爐受壓元件的新材質

必須符合相關規程的規定和相應材料的技術標準要求，有生產廠的材料質量證明書（或有效復印件）。并按照JB/T3375《鍋爐原材料入廠檢驗》的規定，對修理用材料進行驗收和復驗。

（三）變形凸起部位的復位修理

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

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現裂紋和金屬過熱燒損現象，并且凸起部位呈圓弧形，板厚為原板厚的80％以上時，可以采取頂回修理方法。

②當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，可暫不修理，觀察使用。

③平板部分的凸起要根據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，可頂回復位。

④在修理平板凸起前，先要查明缺陷產生的原因。平板變形的主要原因是：設計中強度考慮不夠；運行中拉撐焊縫脫開失去加強作用；腐蝕減薄或水垢過多；缺水造成的過熱。

⑤鍋爐因材質缺陷造成的鼓包，不應采取頂回的方法修復，應當挖補。

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

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

④經校正后的爐膽允許變形量不得超過爐膽內徑的0.3％。

3.技術要求

①頂回修理工作要求較高，應由熟練技術工人擔任。

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

③爐膽凹凸變形經校正修理后，為了加強校正部位的穩定性，爐膽的水側可以焊上加強環。加強環要留水通道，焊接部位不要留空隙。加強環厚度應不小于爐膽壁厚t，但不大于2t或22mm。加強環高度hj，應不大于6tj。

④爐膽拆出來作校正修理，并經熱處理者可不用加強環，但最好將爐膽轉動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，必須進行加固。

（2）凡焊肉不足者，均應按圖樣和有關規定進行補焊。

（3）受壓部件強度不夠時，可采用加拉撐的方法加固。

（4）平管板采用拉撐方法時，從結構上應考慮呼吸距離，以免因無彈性，而產生裂紋等現象。同時還應考慮過熱問題。

（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節

鍋爐修理是一項專業技術很強的工作，不僅是將損壞元件修復或更新，還要消除導致元件損壞的因素。因鍋爐結構不合理，導致鍋爐水循環破壞，引起受壓元件局部過熱變形、鼓包、裂紋、爆破等事故時有發生。在鍋爐大修時，同時應對不合理的結構進行改造，否則修復后還會舊病復發，應標本兼治。

（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則》考試，取得焊工合格證，且只能擔任考試合格范圍內的焊接工作。②焊工應按焊接工藝指導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鋼印。

④鍋爐修理過程中，焊接環境溫度低于0℃時，沒有預熱措施，不得進行焊接。焊接環境溫度應大于5℃。

⑤在用鍋爐修理時，嚴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，禁止帶水焊接。

⑥在鍋筒挖補、更換封頭或管板，去除裂紋后的補焊之前，應進行焊接工藝評定。工藝試件必須由修理單位自己焊接。工藝試件的化學成分分析和力學性能試驗允許委托外單位做。

⑦在鍋爐和爐膽挖補、更換封頭或管板，去除裂紋后的補焊之后，應對焊縫按有關規定進行外觀檢查、射線探傷或超聲波探傷、水壓試驗。

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

⑨當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向對接焊縫，每條焊縫都應100％進行射線探傷。對蒸汽壓力大于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，每條焊縫應至少作25％射線探傷。

⑩對接接頭的射線探傷應按JB/T4730《承壓設備無損檢測》的規定執行，射線照相的質量要求不應低于AB級。

（七）脹接

對于管孔量大的脹接鍋爐，在正式脹接前應進行試脹工作，以檢查脹管器的質量和管材的脹接性能。在試脹工作中，要對試樣進行比較性檢查，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合狀態是否良好等，然后檢查管孔壁與管子外壁的接觸面的印痕和嚙合狀況。根據檢查結果，確定合理的脹管率。