工业锅炉损坏与修理

一、概述

锅炉修理质量和锅炉改造质量的优劣，直接影响到锅炉的安全经济运行和“节能减排”工作的落实。由于锅炉结构形式不同，制造工艺、制造质量和锅炉运行保养等情况不同，损坏的部位和情况有所不同，需要根据损坏的具体部位和损坏程度，运用相应的修理方法进行修理，以恢复或基本恢复锅炉原有的性能，确保其安全运行。

1.锅炉修理分类

锅炉正常维修一般分为大、中、小修三类，但工业锅炉维修没有明确的分类规定。锅炉使用单位需要根据锅炉状况和使用具体情况确定锅炉正常维修的内容和维修时间。

（1）运行中临时发生故障的抢修　即锅炉在运行过程中处理临时发生的故障，以保证锅炉的安全运行和减少热损失。如保持安全附件的灵敏可靠，维护保养设备，检修管道堵塞，阀门的跑、冒、滴、漏等。但不得在带压力的情况下修理。该修理可由用户自理。

另一种是在锅炉运行中，突然发现受压元件损坏。如水冷壁管爆破、锅筒底部严重鼓包、炉拱塌陷等，迫使锅炉停炉，必须抢修。用户无修理条件时，应请有资质的专业修理单位进行。

（2）小修　按计划在停炉期间进行的正常检修，包括在对锅炉进行内部检查时发现的缺陷进行修理。如压力表定期校验、保温层维修、修补炉墙、修理辅机、研磨阀门、安全阀检修、炉排检修、水处理设备检修和清理除尘器等。该工作应由本单位有关部门安排实施。停炉检查时，锅炉管理人员和司炉工应参加，做到心中有数。

（3）大修　按照大修计划和修理方案，对锅炉进行全面的恢复性检修。其主要内容包括：对锅炉进行全面检查，结合年检报告，制定实施措施，拆修炉墙，必要时做水压试验，对烟管和水管作相关检查。更换损坏了的水冷壁管、烟管、对流管、过热器管和省煤器管。对锅炉范围内管道如主蒸汽（或出水）、给水系统管道和排污系统管道和阀门进行检查，对腐蚀和渗漏严重的，予以更换，对设备进行某些改进工作，包括对受压部件做出改动的重大修理等。

大修计划一般由锅炉管理部门负责人提出，报单位领导批准执行。本单位承担不了的大修项目，按有关规定，应请有资质的专业单位进行修理。

2.锅炉修理、改造质量

工业锅炉修理质量和锅炉改造质量应符合《锅炉安全技术监察规程》和《锅炉定期检验规则》等行政规章和有关技术标准的规定，并接受锅炉监督检验机构的监督检验。

3.锅炉修理单位

（1）锅炉修理应由有相应资格的单位承担　锅炉修理单位应具备一定的技术条件，有必要的专业技术力量、检修设备和检测手段，并已取得质量技术监督局颁发的《特种设备维修许可证》（锅炉），且在有效期内。所承修的锅炉应与许可证批准的维修“级别”和“范围”相符。

为了确保锅炉修理质量，承担锅炉修理的单位，其质量保证体系中应包含针对修理项目的质量保证要求。

承担锅炉修理的单位在施工前应制订锅炉修理方案。锅炉修理方案应包括：锅炉修理项目，修理部位详图，修理工艺和技术保证措施，以及必要的强度计算资料。

（2）锅炉修理前应向当地质量技术监督局特种设备安全监察部门进行书面告知　根据国务院《特种设备安全监察条例》规定，承担锅炉修理的单位在施工前应填写“特种设备安装、改造、维修告知书”，向当地质量技术监督局特种设备安全监察部门进行书面告知，告知后即可施工。

（3）锅炉大修质量的验收

①锅炉大修竣工后，修理单位必须开具《锅炉修理质量证明书》，证明书内容包括：合格证，“特种设备安装、维修、改造告知书”，企业法人营业执照复印件，锅炉修理许可证复印件，锅炉修理方案，材料质量证明书，焊缝无损检测报告，锅炉水压试验报告，锅炉炉墙砌筑检验记录，竣工图，焊工合格证复印件等。上述资料应由有关人员签章，合格证除有检验负责人签章外，还应加盖修理单位公章。

②锅炉重大维修过程，必须经国务院特种设备安全监督管理部门核准的检验机构按照安全技术规范的要求进行监督检验，并出具锅炉修理监督检验报告。

③锅炉总体验收。锅炉总体验收时，除甲乙双方外，一般还应有当地安全监察机构派员到施工现场参加大修锅炉的总体验收。

二、锅炉修理工艺

锅炉结构不同，损坏的部位和情况也有所不同。锅炉受压元件常见的损坏可分为：腐蚀、变形、裂纹、磨损、渗漏几方面。常用修理方法大体可归纳为下列几种：焊补、封漏（复胀、封焊）、复位、加固、挖补、更换等。在一台大修锅炉上，有时需要同时采用几种方法进行修理才能完成。常见锅炉修理工艺如下所述。

（一）腐蚀和裂纹的修理

腐蚀和裂纹是锅炉常见的损坏，当腐蚀和裂纹并不严重时，可用简便的堆焊、补焊方法修理。

1.堆焊

（1）应用范围　钢板腐蚀后，在下列情况下可采用堆焊方法修理。

①腐蚀面积不超过2500cm2，且剩余厚度大于或等于原有设计厚度的60％。

②局部腐蚀，腐蚀凹坑长度不超过40mm，且相邻两个腐蚀凹坑之间的距离超过腐蚀凹坑长度的三倍（见图10-1），且≥120mm。

（2）堆焊前的准备

①堆焊前必须将金属表面的油垢、水垢、泥浆、铁锈等脏物清除干净，且露出金属光泽。

②堆焊面积大于150mm×150mm时应分区堆焊，以避免由于热量过于集中，产生变形和裂纹。

③堆焊时板面应划分成许多正方形或三角形的小块，每边长100～150mm，跳开堆焊，正方形相互焊道方向要垂直，三角形块要形成60°，以平衡热胀冷缩。

（3）工艺要求

①堆焊前应做好金属表面的清理工作。要用钢刷和砂布打磨出金属光泽，否则，堆焊处运行一段时间后，其焊肉可能会自行裂开或脱落。

②堆焊时采用电焊条直径为ϕ3.2～4mm，施焊电流要小，但必须与母材熔合一体。

③钢板腐蚀较深，需做多层熔焊时，每层高度不得超过3mm，上下两层的焊道方向互相垂直或成60°角。上层每格的划分要比下层每格的划分增大或缩小，不要在分界处产生过深的凹坑。最后一层焊肉比基本金属表面高出大于2mm，最好磨光。

④焊条在钢板上熔成的焊道与金属表面或焊道与焊道之间的交角均应大于90°，以便于清除熔渣。

（4）堆焊后的清理

①堆焊后应清除焊缝表面的熔渣和飞溅物。焊缝表面应呈均匀的细鳞状，表面上不允许有弧坑、夹渣、气孔、裂纹、咬边等缺陷。

②对于炉胆腐蚀表面的堆焊，焊后应将高出板面的焊缝铲平、磨光。

2.裂纹焊补

（1）在对裂纹进行修理前，一定要把产生裂纹的原因查清。有些缺陷，如苛性脆化，就不能焊补。材料不符合要求的，应根据具体情况，持慎重态度。

（2）火管锅炉锅壳上有一条或数条纵向裂纹，总长度超过本节锅筒长度50％时，不允许在裂纹处开坡口焊补。

（3）在锅炉炉胆或封头、管板扳边弯曲处产生环向裂纹，其长度大于周长的25％时，不宜焊补。

（4）立炉封头向内扳边与冲天管对接处，其扳边弯曲处所产生的多条环状起槽或裂纹，不得进行焊补。

（5）封头、管板扳边处起槽（只适用于装有拉撑的）。

3.锅筒、封头、管板的管孔带裂纹

（1）下述两种情况的孔带裂纹允许作补焊，并磨光处理：

①不连续的孔带裂纹，纵向裂纹总长度不大于20％孔带总长，横向裂缝总长不大于25％圆周长；

②连续的孔带裂纹，纵向裂纹总长不大于10％孔带总长，横向裂纹不大于15％圆周长。

（2）管板上管孔间的裂纹有下列五种情况之一者，一般不应焊补。

①裂纹呈封闭状。

②苛性脆化，裂纹呈辐射状，从管孔指向四方。

③长度连续超过四个孔带以上。

④管孔间裂纹在最外一排超过两个孔带。

⑤管孔到扳边外的裂纹在最外一排，且向外延伸。

（3）烟、水管管端裂纹如未延伸到胀口部分，可暂时观察使用。水管、烟管胀口处发现环形裂纹及其他部位的裂纹，必须切换更新。

（4）炉门圈、喉管、出烟口与炉胆的角焊缝及端部裂纹，轻者可焊补，严重者应更新。

（5）在焊补裂纹前要剔除裂纹，开坡口。

（6）焊补裂纹时应防止焊接处由于冷却收缩所产生的应力造成的不良后果。如在变形处又发生新的裂纹等，一般可采取加楔和预热的方法预防。

（7）若裂纹长度≤400mm，须从末端向中间焊补，并预热末端，在中间加楔子。

（8）若裂纹长度>400mm，在从末端倒行焊补时，在中段进行预热。

（二）挖补修理

锅炉受压元件严重损坏的部位，不能用堆焊、焊补等比较简单的方法修理时，应采取挖补方法，用相应的材质和厚度制成原有形状的补板，焊补在被挖去的部分，恢复原有的强度。

1.确定原锅炉材质

①按制造厂图样标题栏内标注的材质作为参考，与《锅炉制造质量证明书》中标注的材质进行核实，确定原材质（以《锅炉制造质量证明书》中标注的材质为依据）。

②旧锅炉原始资料遗失，材质不明，须做材料的化学分析和机械性能试验，来确定材料的性能。

③对使用年久，制造日期超过30年，连续运行超过20年的锅炉，或对材质有怀疑的锅炉，除了做化学分析和拉伸试验外，还要做三个冲击试验，三个试样的冲击韧性平均值不低于27J，其中试样的最低值不低于平均值的70％。

④对于锅炉大部分钢板已普遍腐蚀，其剩余厚度普遍不满足强度要求，并且剩余厚度普遍不满足相关标准规范对受压元件最小壁厚的要求时，则无修理价值，不能再作为承压锅炉使用，需更换新锅炉。

⑤对于发生过热损坏的锅炉，尚需对材质作全面分析，因过热后的钢板其晶体粒度发生变化，使机械性能恶化。

2.修理锅炉受压元件的新材质

必须符合相关规程的规定和相应材料的技术标准要求，有生产厂的材料质量证明书（或有效复印件）。并按照JB/T3375《锅炉原材料入厂检验》的规定，对修理用材料进行验收和复验。

（三）变形凸起部位的复位修理

炉胆、管板等处因局部变形造成凸起、凹陷，在一定范围内可以采取顶回复位的修理方法。

1.变形凸起的处理方法

①炉胆因局部过热而变形凸起，如果变形部位没有发现裂纹和金属过热烧损现象，并且凸起部位呈圆弧形，板厚为原板厚的80％以上时，可以采取顶回修理方法。

②当炉胆凸起深度不超过直径的1.5％，凹凸深度最大不超过15mm时，可暂不修理，观察使用。

③平板部分的凸起要根据造成变形的原因和变形的程度决定修理方案。一般由于制造粗糙，凹陷在10mm以内可不做修理。超过上述限度，钢板厚度能满足工作压力需要，可顶回复位。

④在修理平板凸起前，先要查明缺陷产生的原因。平板变形的主要原因是：设计中强度考虑不够；运行中拉撑焊缝脱开失去加强作用；腐蚀减薄或水垢过多；缺水造成的过热。

⑤锅炉因材质缺陷造成的鼓包，不应采取顶回的方法修复，应当挖补。

2.顶回修理工艺

①顶回修理可分为冷顶和热顶两种。冷顶一般用于变形较小处，热顶用于变形较大处。如炉胆变形最大深度70～100mm，面积较大，用冷顶有困难，就需热顶。

②冷顶时先将锅内注以40°左右的热水，水面应在被顶部位之上，然后用千斤顶由变形的边缘从外部向内，边顶边移动。并应在千斤顶上部装与被顶部位原表面相符的胎具，以防产生瘢痕和开裂。千斤顶下部也应以枕木等垫实，以保证着力均匀。

③热顶时首先用炭火或乙炔火焰将变形处加热，从变形边缘向内，逐步加热，逐步用千斤顶加压胎具，直至恢复原状为止。

④经校正后的炉胆允许变形量不得超过炉胆内径的0.3％。

3.技术要求

①顶回修理工作要求较高，应由熟练技术工人担任。

②热顶时加热温度在600℃左右（金属呈暗红色），加热需要均匀，氧枪要来回移动，防止局部过热烧损。

③炉胆凹凸变形经校正修理后，为了加强校正部位的稳定性，炉胆的水侧可以焊上加强环。加强环要留水通道，焊接部位不要留空隙。加强环厚度应不小于炉胆壁厚t，但不大于2t或22mm。加强环高度hj，应不大于6tj。

④炉胆拆出来作校正修理，并经热处理者可不用加强环，但最好将炉胆转动180°，再装回原位。

4.加固修理法

（1）锅炉受压部件有下列情况之一时，必须进行加固。

（2）凡焊肉不足者，均应按图样和有关规定进行补焊。

（3）受压部件强度不够时，可采用加拉撑的方法加固。

（4）平管板采用拉撑方法时，从结构上应考虑呼吸距离，以免因无弹性，而产生裂纹等现象。同时还应考虑过热问题。

（四）管子割换修理

锅炉上管子的割换是较常见的修理方法，由于造成管子损坏的原因较多，因此在修理管子之前，一定要把管子损坏的真正原因找出来，以便消除管子损坏的根源。

（五）锅炉修理过程中涉及的改造环节

锅炉修理是一项专业技术很强的工作，不仅是将损坏元件修复或更新，还要消除导致元件损坏的因素。因锅炉结构不合理，导致锅炉水循环破坏，引起受压元件局部过热变形、鼓包、裂纹、爆破等事故时有发生。在锅炉大修时，同时应对不合理的结构进行改造，否则修复后还会旧病复发，应标本兼治。

（六）受压元件的焊接

①焊接锅炉受压部位的焊工，必须按《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》考试，取得焊工合格证，且只能担任考试合格范围内的焊接工作。②焊工应按焊接工艺指导书或焊接工艺卡施焊。

③锅炉受压元件的焊缝附近必须打上焊工代号钢印。

④锅炉修理过程中，焊接环境温度低于0℃时，没有预热措施，不得进行焊接。焊接环境温度应大于5℃。

⑤在用锅炉修理时，严禁在有压力或锅水温度较高的情况下修理受压元件。采用焊接方法修理受压元件时，禁止带水焊接。

⑥在锅筒挖补、更换封头或管板，去除裂纹后的补焊之前，应进行焊接工艺评定。工艺试件必须由修理单位自己焊接。工艺试件的化学成分分析和力学性能试验允许委托外单位做。

⑦在锅炉和炉胆挖补、更换封头或管板，去除裂纹后的补焊之后，应对焊缝按有关规定进行外观检查、射线探伤或超声波探伤、水压试验。

⑧对于额定蒸汽压力大于或等于0.1MPa的锅炉，在更换封头（管板）或筒节时，需要焊接模拟检查试件，进行拉力、冷弯和必要的冲击韧性试验。

⑨当蒸汽压力大于或等于0.4MPa，但小于2.5MPa的锅炉锅筒的纵向和环向对接焊缝，每条焊缝都应100％进行射线探伤。对蒸汽压力大于0.1MPa，但小于或等于0.4MPa的蒸汽锅炉和热水温度低于120℃的热水锅炉，每条焊缝应至少作25％射线探伤。

⑩对接接头的射线探伤应按JB/T4730《承压设备无损检测》的规定执行，射线照相的质量要求不应低于AB级。

（七）胀接

对于管孔量大的胀接锅炉，在正式胀接前应进行试胀工作，以检查胀管器的质量和管材的胀接性能。在试胀工作中，要对试样进行比较性检查，检查胀口部分是否有裂纹，胀接过渡部分是否有剧烈变化，喇叭口根部与管孔壁的结合状态是否良好等，然后检查管孔壁与管子外壁的接触面的印痕和啮合状况。根据检查结果，确定合理的胀管率。