《锅炉安全技术规程》释义
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第四章 制造

一、本章结构及主要变化

本章共有6节,分别由4.1“基本要求”4.2“胀接”4.3“焊接”4.4“热处理”4.5“焊接检验及相关检验”4.6“出厂资料、金属铭牌和标记”组成。

本章主要变化为:

本章主体是保留条款;将《锅炉安全技术监察规程》更改为《锅炉安全技术规程》,在条款文字上做了相应的修改。

二、条款说明与解释

4.1 基本要求

(1)锅炉制造单位对出厂的锅炉产品的安全节能环保性能和制造质量负责,不得制造国家明令淘汰的锅炉产品;

(2)锅炉用材料下料或者坡口加工、受压元件加工成形后不应当产生有害缺陷,冷成形应当避免产生冷作硬化引起脆断或者开裂,热成形应当避免因成形温度过高或者过低而造成有害缺陷;

(3)用于承压部位的铸铁件不准补焊;

(4)对于电站锅炉范围内管道,减温减压装置、流量计(壳体)、工厂化预制管段等元件组合装置,应当按照锅炉部件或者压力管道元件组合装置的要求进行制造监督检验;管件应当按照锅炉部件的相关要求实施制造监督检验或者按压力管道元件的相关要求实施型式试验;钢管、阀门、补偿器等压力管道元件,应当按照压力管道元件的相关要求实施型式试验。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.1 基本要求

(1)锅炉制造单位应当取得相应产品的特种设备制造许可证,方可从事批准范围内的锅炉产品制造,锅炉制造单位对出厂的锅炉产品性能和制造质量负责;

(2)锅炉用材料下料或者坡口加工、受压元件加工成形后不应当产生有害缺陷,冷成形应当避免产生冷作硬化引起脆断或者开裂,热成形应当避免因成形温度过高或者过低而造成有害缺陷。

条款解释:本条款是对锅炉制造的基本要求。其中:

1.第4.1(1)条,将原条款修改为“锅炉制造单位对出厂的锅炉产品的安全、节能、环保性能和制造质量负责,不得制造国家明令淘汰的锅炉产品;”

这是对锅炉制造厂出厂的锅炉产品性能和制造质量负责的原则要求。条款内容是根据《特设法》(2013年)第十三条“特种设备生产、经营、使用单位及其主要负责人对其生产、经营、使用的特种设备安全负责。”和《条例》第十条“特种设备生产单位对其生产的特种设备的安全性能和能效指标负责”、第十四条“锅炉……的制造、改造单位,应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可,方可从事相应的活动”和《产品质量法》第二十六条“生产者应当对其生产的产品质量负责”的要求编制本款条文。

TSG 07—2019《特种设备生产和充装单位许可规则》已公布实施,对制造许可进行了系统的规定,故在本条款内容中,删除了“锅炉制造单位应当取得制造许可证的规定”。

国家明令淘汰的锅炉产品规定源自《中华人民共和国节约能源法》第十七条,“禁止生产、进口、销售国家明令淘汰或者不符合强制性能源效率标准的用能产品、设备;禁止使用国家明令淘汰的用能设备、生产工艺”。《中华人民共和国节约能源法》第十六条规定了明令淘汰产品的发布部门:“国家对落后的耗能过高的用能产品、设备和生产工艺实行淘汰制度。淘汰的用能产品、设备、生产工艺的目录和实施办法,由国务院管理节能工作的部门会同国务院有关部门制定并公布”。

2.第4.1(2)条内容是保留条款。

本条款是对锅炉在制造加工过程中不应产生有害缺陷的规定。

(1)锅炉用材料下料或坡口加工,经常采用热切割、锯切、剪切、机加工或这些方法的组合;筒节、封头、端盖等元件常用钢板轧制、压制或整体锻制而成;集箱、管配件常用管子经机加工、挤压、拉拔或整体锻制而成;管件加工常用弯制、挤压、镦粗、缩颈、扩口等工序制作,或用由以上几种方法组合制成;锅炉制造加工方法不应损害锅炉用材料的冶金和力学性能、降低材料性能或产生有害缺陷。

(2)冷成形应避免冷作硬化引起脆断或开裂,必要时,成形前后应采取热处理措施。

(3)热成形应避免过热而晶粒粗化或成形温度过低而硬化,因此工艺应规定工件加热速率、温度、保温时间、成形最终温度以及成形后热处理要求等。

以上规定,在国际上,各主要锅炉安全规范都有相应的要求:

如:《97/23/EC欧共体承压设备指令》附录I 基本安全要求中,规定:“在零部件的准备工作(例如成形和坡口加工)中,不得引起危及承压设备安全的缺陷、裂纹,也不得改变零部件材料的力学性能”,“永久性连接接头及其附近区域,不得有危及承压设备安全的表面缺陷或内部缺陷”;

ASME第1卷 动力锅炉建造规则中PG-75至PG-81是对制造的要求, 表PG-19 后冷加工成型应变范围和热处理要求;PW-29.2当采用热切割时,应考虑对母材的力学性能和金相组织有何影响。

3.第4.1(3)条款是对承压部位的铸铁件不准补焊的规定。

这是原《锅规》第12.4.5条款的主要规定内容;铸件上焊接质量难以保证,因此受压铸件特别是高温区和应力集中区域产生缺陷后不应当进行焊接补焊;受压铸件如果有裂纹、缩松或者分散性夹砂(渣)缺陷时就不是某一点的问题,而是局部一片的问题,补焊不能消除此类缺陷,因此也不能进行焊接补焊。这和国外相关规定基本一致,实际制造过程中,出现此类问题,将原材料重新回炉是简单可行方法。

4.第4.1(4)条款是新增加的内容;“对于电站锅炉范围内管道,减温减压装置、流量计(壳体)、工厂化预制管段等元件组合装置,应当按照锅炉部件或者压力管道元件组合装置的要求进行制造监督检验;管件应当按照锅炉部件的相关要求实施制造监督检验或者按压力管道元件的相关要求实施型式试验;钢管、阀门、补偿器等压力管道元件,应当按照压力管道元件的相关要求实施型式试验。”

4.2 胀接

4.2.1 胀接工艺

胀接施工单位应当根据锅炉设计图样和试胀结果制定胀接工艺规程。胀接前应当进行试胀。在试胀中,确定合理的胀管率。需要在安装现场进行胀接的锅炉出厂时,锅炉制造单位应当提供适量同牌号的胀接试件。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.1 胀接工艺(略)

条款解释:本条款是对胀接前应制定胀接工艺规定;

胀接是利用胀管器挤压伸入管板孔中的管子端部,使管端发生塑性变形,管板孔同时产生弹性变形,在取出胀管器后,管板孔弹性收缩,管板与管子就产生一定的挤紧压力(径向残余应力),紧密地贴在一起,以达到密封紧固连接。

1.胀接前应进行试胀工作;其目的是:(1)检查胀管器的质量,胀管器的质量直接关系到胀接的质量;(2)检查管子的胀接性能,通过试胀检查的结果对管材胀接性能加以评定;(3)通过对试件比较性检查结果确定合理的胀管率,也就是选取一个最佳的胀管率值。

2.制定胀接工艺;采用胀接方法将管子与管板(或锅筒)牢固地固定住,主要是利用在胀接过程中管壁和管孔壁不均匀变形而产生的残余径向应力,达到管子和管板牢固紧密的连接。为保持胀接质量的稳定性,减少人为的随意性,胀接工作应按胀接工艺规程进行。胀接工艺规程则是依据设计图样和试胀结果制定的,通过对试件进行比较性检查,确定合理的胀管率,编制胀接工艺规程,按工艺规程胀接,以保证胀接质量。

对于“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表面的印痕和啮合状况。”和“胀管操作人员应经过培训,并严格按照胀接工艺规程进行胀管操作”;这些具体要求可由相应的工艺或技术标准来确定。

3.要求锅炉制造单位为现场安装的锅炉提供试胀用的胀接试件(胀接试板应有管孔)。在锅炉安装现场,往往没有钢号相同厚度相同的管子和板材,给安装现场进行试胀工作带来一定的难度,有时还会引起不必要的争议。为此,自1987版规程以来一直保留此条款。

4.2.2 胀接管子材料

胀接管子材料宜选用低于管板(锅筒)硬度的材料。如果管端硬度大于管板(锅筒)硬度,应当进行退火处理。管端退火不应当用煤炭作燃料直接加热,管端退火长度应当不小于100mm。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.2 胀接管子材料(略)

条款解释:本条是对胀管的管子硬度和技术处理要求;

1.对管材选用的要求,管端的硬度应低于管板(锅筒)的硬度。管端的硬度低于管板(锅筒)的硬度是胀接基本原理所确定的。选用管端的硬度低于管板(锅筒)硬度的材料,有利于保证胀接质量。若管端硬度大于管板硬度或管端布氏硬度HB大于170,应进行退火处理。

2.明确了管端退火不允许采用煤作燃料直接加热的方法。这种方法使管端加热不均匀,影响退火效果。其次,加热温度不易控制,也难以达到退火所期望的效果。间接加热方法不与火焰直接接触,不会产生过多的氧化皮,也不会改变金属组织。按照锅炉规程的历史传承,同时规定了加热长度,管端退火长度应不小于l00mm。确保管端退火部分的硬度不超过管板(锅筒)的硬度。

4.2.3 胀管率计算方法
4.2.3.1 内径控制法

当采用内径控制法时,胀管率一般控制在1.0%~2.1%范围内。胀管率按照公式(4-1)计算:

   (4-1)

式中:

Hn——内径控制法胀管率;

d1——胀完后的管子实测内径,mm;

δ——未胀时的管子实测壁厚,mm;

d——未胀时的管孔实测直径,mm。

条款说明:根据征求意见将“未胀时的管子实测壁厚t”改为“δ”,主体内容为保留条款。

原《锅规》:4.2.3 胀管率计算方法(略)

4.2.3.1 内径控制法(略)

条款解释:本条款是对采用内径控制法的控制胀管质量的规定。

1.胀管率是控制胀接质量一个重要指标,胀管率过小、过大都不好;

当胀管率太小时,管壁还未进入塑性变形状态,胀管器取出后,管壁回弹,管壁和管孔壁之间形不成径向残余应力,或径向残余应力较小,难以保证胀接质量。当胀管率过大时,除管壁进入塑性变形状态外,管孔壁也出现部分弹塑性变形状态,消失或部分消失了弹性变形,取出胀管器后使管壁和管孔壁之间形成的径向残余应力降低,同样影响胀接质量。而且由于胀管率过大而引起的胀口渗漏,一般无法进行补胀,再继续胀接只会进一步增加塑性变形层的厚度,减小径向残余应力。

胀管率本意为:管孔的胀大率。按这一意义,胀管率的计算公式为:

公式中 H——胀管率,%;

d1——未胀时的管孔直径,mm;

d2——胀完后的管孔直径,mm。

但采用这个公式时,d2无法测定。所以,本规程推荐了第4.2.3.1款内径控制法、第4.2.3.2款外径控制法、第4.2.3.3款管子壁厚减薄率控制法几个计算公式。

本条款规定了内径控制法的胀管率一般在1.0%~2.1%范围内。在胀接过程中,该公式中没有考虑管壁减薄,所以计算出来的胀管率比实际的胀管率大。

通过多年的胀接实践和试验证明,本公式的胀管率,最佳值为1.8%~2.4%。另外,对胀管率的控制有“一般”二字;在规程历史上(包括:1980年版规程部分条文修改、1987年版规程、1996年版规程和2012年版规程),主要考虑到一台锅炉特别是水管锅炉,有上百个甚至几百个胀口,保证每个胀口的胀管率在1.0%~2.1%范围内有一定的难度。“一般”的含义是做了有条件的放宽,也就是允许少量胀口的胀管率在控制范围之外,但水压试验要通过。

2.内径控制法的胀管率计算公式是由下式(即1987年版规程的胀管率计算公式)演变过来的:

式中 H——胀管率,%;

d1——胀完后的管子实测内径,mm;

d2——未胀时的管子实测内径,mm;

d——未胀时的管孔实测直径,mm;

δ——未胀时管孔实测直径与管子实测外径之差,mm。

公式中的δ为:

δ=d-(d2+2t

t为管壁厚度,代入公式化简即得本条款推荐的公式。1987年版规程的胀管率计算公式与本条款推荐的公式相比:公式中组成的实测数据由4个数据变为3个数据,减少胀接时的测量工作量;另外,壁厚t的测量比测量间隙δ容易。

4.2.3.2 外径控制法

对于水管锅炉,当采用外径控制法时,胀管率一般控制在1.0%~1.8%范围内。胀管率可以按照公式(4-2)计算:

   (4-2)

式中 HW——外径控制法胀管率;

D——胀管后紧靠锅筒外壁处管子的实测外径,mm;

d——未胀时的管孔实测直径,mm。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.3.2 外径控制法

条款解释:本条款是对采用外径控制法的控制胀管质量的规定。

1983年对湖北省工业安装公司经多年采用外径控制法的胀接实践摸索出来的胀管率计算公式,原劳动人事部锅炉局以[1983]26号文的形式加以确认:

式中 HW——胀管率,%;

D——胀后锅筒外壁处管子的实测外径,mm;

d——未胀时管孔直径的实测值,mm。

该公式只适用于水管锅炉管子与锅筒的胀接,管子与锅筒的材质均为碳钢。

4.2.3.3 管子壁厚减薄率控制法

(1)在胀管前的试胀工作中,应当对每一种规格的管子和壁厚的组合都进行扭矩设定;

(2)扭矩设定是通过试管胀进试板的管孔来实现的,试管胀接完毕后,打开试板,取出试管测量管壁减薄量,然后计算其管壁减薄率,管子壁厚减薄率一般控制在10%~12%范围内;扭矩设定完毕后,应当将扭矩记录下来,并且将其应用于施工;胀接管子壁厚减薄率应当按照公式(4-3)计算:

   (4-3)

(3)为保证胀管设备的正常运行,在施工中每班工作之前,操作人员都应当进行一次试胀,同时检验部门应当核实用于施工的扭矩是否与原设定的扭矩完全相同。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.3.3 管子壁厚减薄率控制法(略)

条款解释:本条款是对采用管子壁厚减薄率控制法的控制胀管质量的规定。

以前锅炉规程对胀接,只叙述了内径控制法;生产的实践经监察部门批准出现了外径控制法。随着技术引进,出现了FM锅炉(frequency modulation boiler调频锅炉)(双锅筒纵向布置的D型快装锅炉),如释图4-1所示。其对流管束采用密节距,管子上、下端和锅筒的连接采用胀接方法。此锅炉可燃油、天然气及油气混燃,体积紧凑。由于胀接工作量大,过去规定的胀管的控制方法不能适用于这种锅炉制造的需要,制造单位提出管子壁厚减薄率控制法,此种方法已在FM锅炉(调频锅炉)实际制造中被广为采用。

释图4-1 FM锅炉

按内径控制法胀接管子,在胀接中需要对胀接前的管子壁厚和管孔进行实测,胀接后对管子内径也要进行实测,胀接一台炉子需要测量的数据有几千个。这样不仅需要耗费很多时间,延长制造周期,而且由于环境,人员等不同因素给数据的准确性带来不利的影响。

内径控制法的胀接质量完全靠操作者的手感掌握,即依靠操作者的经验控制胀接质量。因此,对胀接操作者的操作水平要求很高,否则容易产生胀接质量问题,人为因素很大。

而用管子壁厚减薄率控制法,只需在扭矩设定时,测量少量数据;扭矩设定之后,在胀管过程中不需要对每一根管子和管孔进行测量。可以省去大量的时间,缩短生产周期,提高生产效益。

管子壁厚减薄率控制法的胀接质量主要是靠设备保证,人为因素的影响很小。在胀管过程中,当胀接扭矩达到预先设定的扭矩时,胀管设备就会自动停止,不会出现过胀等质量问题。因此生产中只要胀管设备运行正常,操作方法正确,胀管质量就能有可靠保证。

4.2.4 胀接质量

(1)胀接管端伸出量以6~12mm为宜,管端喇叭口的扳边应当与管子中心线成12°~15°角,扳边起点与管板(筒体)表面以平齐为宜;

(2)对于锅壳锅炉,直接与火焰(烟温800℃以上)接触的烟管管端应当进行90°扳边,扳边后的管端与管板应当紧密接触,其最大间隙应当不大于0.4mm,并且间隙大于0.05mm的长度应当不超过管子周长的20%;

(3)胀接后,管端不应当有起皮、皱纹、裂纹、切口和偏斜等缺陷;在胀接过程中,应当随时检查胀口的胀接质量,及时发现和消除缺陷。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.4 胀接质量(略)

条款解释:本条是对管子胀后,管端扳边的限定和胀接管端表面质量的技术要求;

1.胀接管端几何尺寸(见释图4-2)

释图4-2 胀接管端几何尺寸

(1)管端伸出量以6~12mm为宜,过短无法进行12°~15°扳边,与800℃以上烟温接触的烟管管端更无法进行90°扳边;太长无必要,烟管易于烧坏,水管则局部介质流动阻力大。

(2)喇叭口扳边应与管子中心线成12°~15°角,主要是防止锅炉运行中将管子拉脱。

(3)喇叭口扳边起点与管板(锅筒)表面宜平齐。

2.胀后扳边管端与管板产生间隙的限定

与火焰直接接触的管端必须进行90°扳边。扳边后的管端与管板接触的紧密程度,在定性上要求为应紧密接触,以保证管端足够的冷却。但是,在定量上要求100%紧密接触是难以办到的,根据规程执行的历史实践,允许有小量间隙。其间隙小于或等于0.1mm,可忽略不计,因小于0.1mm的间隙无法计量。间隙只计大于0.1mm,而小于或等于0.4mm不超过管子周长的20%,间隙不得大于0.4mm。

胀接后管端缺陷有:管端起皮、皱纹、裂纹、切口、偏斜等。这些缺陷有的是由于管材质量问题造成的,有的是由于工艺或胀接操作不当造成的,这些缺陷都将影响锅炉安全运行。本规程规定,在胀接过程中,应随时检查胀口的胀接质量,及时发现和消除这些缺陷,以保证胀接质量。

4.2.5 胀接记录

胀接施工单位应当根据实际检查和测量结果,做好胀接记录,以便于计算胀管率和核查胀管质量。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.5 胀接记录(略)

条款解释:本条款是对胀接施工中做好检查和记录的规定。

胀接中一些数据的测量和检查是一项重要的工作,数据的测量和记录是核查胀接质量的基础数据,胀管率的计算公式中的参量就是实际测量值。

4.2.6 胀接水压试验

胀接全部完毕后,应当进行水压试验,检查胀口的严密性。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.2.6 胀接水压试验(略)

条款解释:本条款是对胀接工作后的检验要求;

胀接后的水压试验,主要是检查胀口的严密性。水压试验压力、试验操作以及合格标准按本规程第4.5.6.2条(水压试验压力和保压时间)、4.5.6.3条(水压试验过程控制)和4.5.6.4条(水压试验合格要求)的规定。

4.3 焊接

4.3.1 焊接作业人员

(1)焊工应当按照焊接工艺规程施焊,并且做好施焊记录;

(2)锅炉受压元件的焊缝附近应当打焊工代号钢印,对不能打钢印的材料应当有焊工代号的详细记录;

(3)施焊单位应当建立焊工技术档案,并且对施焊的实际工艺参数和焊缝质量以及焊工遵守工艺纪律情况进行检查评价。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.3 焊接

4.3.1 焊接操作人员管理

(1)焊接锅炉受压元件的焊接操作人员(以下简称焊工),应当按照《特种设备焊接操作人员考核细则》(TSG Z6002)等有关安全技术规范的要求进行考核,取得《特种设备作业人员证》后,方可在有效期内从事合格项目范围内的焊接工作;

(2)焊工应当按照焊接工艺施焊并且做好施焊记录;

(3)锅炉受压元件的焊缝附近应当打焊工代号钢印,对不能打钢印的材料应当有焊工代号的详细记录;

(4)制造单位应当建立焊工技术档案,并且对施焊的实际工艺参数和焊缝质量以及焊工遵守工艺纪律情况进行检查评价。

条款解释:本条款是对焊接操作人员管理的规定;具体内容未发生变化,主要是文字修改。

条款标题“焊接操作人员管理”修改为“焊接作业人员”;

删除了原《锅规》4.3.1(1)条对焊接作业人员的管理内容,将4.3.1(1)修改为:焊工应当按照焊接工艺规程施焊,并且做好施焊记录;

在条文中将“焊接单位”、“施焊单位”统一为“施焊单位”。

1.焊接是锅炉设备的制造主要工艺,焊接质量直接影响整体设备的质量,而焊接质量又取决于焊接工艺评定的质量、焊接作业人员执行焊接工艺的能力和技术水平。因此,各个国家的锅炉规范或标准都明确规定,从事锅炉受压元件焊接工作的作业人员必须按照一定的标准或规则考试合格才能进行。我国锅炉焊工考试规则已经颁发过五个版本:即20世纪60年代的《锅炉、受压容器焊工考试规则》,1980年《锅炉压力容器焊工考试规则》(试行)、1988年《锅炉压力容器焊工考试规则》、2002年《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》、TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》。已有完整的管理要求。

2.对焊接操作人员除了要求进行考试外,规程还强调了必须是在考试合格项目的范围内进行施焊。根据TSG Z6002—2010《特种设备焊接操作人员考核细则》的规定,焊接技能考试项目由:焊接方法、试件材料、焊接材料及试件形式组成。技能考试的难易程度相差较大,有些考试合格项目可以替代,有些合格项目不能替代。因此,作业人员从事的焊接工作应在考试合格项目范围内。从事的焊接项目超出了考试合格项目,即为超项施焊,应确定为“无证”操作行为。已有完整的管理要求,本规程不再赘述。

3.“低应力钢印”问题;自1987年版以来,规程均明确规定打低应力钢印。所谓低应力钢印是指钢印底部形状为U形或一系列点组成。这种形状的钢印在受压元件处于承压时,形成的附加应力很小,但这种钢印打起来困难。过去钢印的底部形状多为V形,这种钢印打起来虽然方便,但在锅炉运行时,形成的附加应力高,影响锅炉的疲劳寿命。在本次修改中,认为这些具体要求,不要在规程中作强制规定,可由相应的工艺或技术规范来确定。

4.关于规程历史上,删除了“焊接设备的电流表、电压表、气体流量计等仪表、仪器以及规范参数调节装置应定期进行检定。上述表、计、装置失灵时,不得进行焊接。”的规定。编写中,认为原条文规定的内容是对的,但对其检定的具体要求,应由计量部门按规定执行,或由相应的技术规范和标准中来确定。

5.焊工应按焊接工艺规程(WPS)或焊接工艺卡进行施焊。焊接工艺规程(WPS)是经焊接工艺评定而确认的,按工艺要求进行施焊,就能焊出符合要求的焊接接头;施焊中应杜绝人为的随意性,才能保证施焊质量的稳定性。在遵守焊接工艺的同时,增加了做好施焊记录的规定。

6.焊接后,在焊缝附近打焊工代号钢印,是对施焊焊工焊接工作的职责要求,以便加强对焊接工作质量控制。一台锅炉由几个甚至几十个焊工进行焊接,焊接的质量需要多道程序的检查,一旦发现焊接质量问题,便可迅速查出质量责任者。在焊缝附近打焊工代号钢印,国外锅炉规范或标准均有类似的要求,也是本规程首选的方法。对于不能打钢印的材料在焊接记录中记录施焊焊工代号也是等效的可以追溯的记录方法,由制造单位视具体情况选择。

7.施焊单位应当建立焊工技术档案,既属于生产管理的问题和质量保证体系中不可缺少的内容,也是锅炉制造高质量发展需要、控制产品安全风险、消除设备隐患及事故的预防措施。实施中,一方面可以评价一个施焊单位的生产技术和管理水平,同时也是进行分析焊接质量、严肃工艺纪律、对安全风险和隐患及事故分析的技术依据。

4.3.2 焊接工艺评定

焊接工艺评定应当符合NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》和本条的要求。

4.3.2.1 焊接工艺评定范围

锅炉产品焊接前,施焊单位应当对以下焊接接头进行焊接工艺评定:

(1)受压元件之间的对接焊接接头;

(2)受压元件之间或者受压元件与承载的非受压元件之间连接的要求全焊透的T型接头或者角接接头。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:

4.3.2 焊接工艺评定

焊接工艺评定应当符合NB/T 47014(JB/T 4708)《承压设备焊接工艺评定》的要求,并且满足本条要求。

4.3.2.1 焊接工艺评定范围

锅炉产品焊接前,施焊单位应当对下列焊接接头进行焊接工艺评定:

(1)受压元件之间的对接焊接接头;

(2)受压元件之间或者受压元件与承载的非受压元件之间连接的要求全焊透的T型接头或者角接接头。

条款解释:第4.3.2条是对锅炉焊接工艺评定依据的规定,第4.3.2.1条是对焊接工艺评定范围的要求;

1.第4.3.2条进行了文字修改,主体内容未变。

本条款明确要求“焊接工艺评定应当符合NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》的要求”;其意即应理解为已被本规程采纳和引用。对NB/T 47014中已有的内容,无需在本规程中用文字重复规定。

2.在满足NB/T 47014同时,还要符合“本条的要求”,为什么?

鉴于NB/T 47014标准中焊接工艺评定的试验项目和内容表述不能完整地满足锅炉焊接工艺评定的特定要求,所以并列提出了符合“本条要求”的规定;即针对锅炉焊接工艺评定内容的缺欠而补充的附加要求(见本规程的“4.3.2.1 焊接工艺评定范围”、“4.3.2.2 试件(试样)附加要求”、和“4.3.2.3 试验结果评定附加要求”);

3.现行NB/T 47014—2011内容的缺欠主要有:

(1)对接焊缝工艺试件的评定中,无金相检验项目。

(2)现行NB/T 47014中虽然规定了拉伸试验和弯曲试验;但对冲击试验添加了实施的前提条件,即,规定冲击试验仅在“当规定进行冲击试验时”和“当试件采用两种或两种以上焊接方法(或焊接工艺)时”才要求进行冲击试验。

(3)对当锅筒(壳)纵缝的母材厚度大于70mm时,全焊缝金属没有明确规定取两个拉力试样及其试验方法和取样位置。

所以本规程必须对NB/T 47014中未完整表述锅炉焊接工艺评定内容,做有针对性的补充规定。这样既考虑了特种设备焊接工艺评定中的共性,又兼顾了锅炉行业的特殊性。

4.关于“T形”或“T型”用语问题的讨论:

查字典:“形”是指物体的形状,“型”则指物体的类型。

查词典:“形状”的释义为:“物体或图形由外部的面或线条组合而呈现的外表。”“类型”的释义为:“具有共同特征的事物所形成的种类。”形状侧重于个体事物区别于其他事物的不同特征,而类型侧重于同类事物中共同具有的特征,是人们对个体事物特征的一种归类。可以简单地理解为,U形管是指管子的外形特征,U型管是指管子的类别是U型。一个重在指外在,一个重在指类型。

查焊接方面的标准:GB 3375—94《焊接术语》用“T形接头”;而GB/T 19869.1—2005/ISO 15614-1;2004《钢、镍及镍合金的焊接工艺评定试验》用“T型接头”;GB 4675.3《T型接头焊接裂纹试验方法》用“T型接头”。

根据征求意见:本《锅规》统一采纳“T型接头”。

5.规程编制中,兼顾《锅规》的连续性、充分吸纳我国电力和机械行业的成熟经验,参考了国外规范,形成与国际通行做法基本一致的并适合我国国情的锅炉安全技术规范条文。

吸纳我国行业的经验有:我国电力系统DL/T 868《焊接工艺评定规程》、DL/T 1117《核电厂常规岛焊接工艺评定规程》保持的评定项目:外观、射线或超声、拉伸、面弯、背弯、侧弯、硬度、冲击、金相、晶间腐蚀或δ铁素体含量测定等。还有NBT 47056—2017《锅炉受压元件焊接接头金相和断口检验方法》。

参考的国外规范有:ISO15614《金属材料焊接工艺规范和鉴定,焊接工艺试验》;欧共体EN12952-5《水管锅炉和辅助设备安装》、EN ISO 15607-2003《焊接工艺评定通用准则》(替代EN 288《金属材料焊接程序的技术规范和鉴定》EN 288-1—1992第1 部分:焊接总则)、美国ASME规范Ⅸ《焊接和钎接评定标准》第Ⅰ章“焊接的一般要求”、美国ASME Ⅰ卷《动力锅炉建造规则》:PW-28.1焊接工艺、焊工和焊接操作工合格评定的要求等。国际上锅炉安全规范或标准中,各国都对锅炉焊接工艺评定有自己的规定。

6.焊接工艺评定的目的

(1)评定施焊单位是否有能力焊出符合规程、标准和产品技术条件所要求的焊接接头;

(2)验证施焊单位事前所编制的焊接工艺指导书是否正确;

(3)为制定正式的焊接作业文件(焊接工艺卡)提供可靠的技术依据。

但是,不是锅炉上所有的焊接接头都要进行焊接工艺评定,而是只对重要的焊接接头,包括主要受压部件主焊缝的对接接头以及要求焊透的T型接头和角接接头,见释图4-3。“全焊透”其含义就是焊接接头的截面应全焊满,焊缝深度要焊透。

释图4-3 受压部件主焊缝的对接接头以及要求焊透的T型接头和角接接头

4.3.2.2 试件(试样)附加要求

(1)A级锅炉锅筒以及集箱类部件的纵向焊缝,当板厚大于20mm且小于或者等于70mm时,应当从焊接工艺评定试件(试板)上沿焊缝纵向切取全焊缝金属拉伸试样1个;当板厚大于70mm时,应当取全焊缝金属拉伸试样2个;试验方法和取样位置可以按照GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》执行;

(2)A级锅炉锅筒、合金钢材料集箱类部件和管道的对接焊缝,如果双面焊壁厚大于或者等于12mm(单面焊壁厚大于或者等于16mm)应当做焊缝金属及热影响区夏比V型缺口室温冲击试验;

(3)焊接试件的材料为合金钢(碳锰钢除外)时,A级锅炉锅筒的对接焊缝,工作压力大于或者等于9.8MPa或者壁温大于450℃的集箱类部件、管道的对接焊缝,A级锅炉锅筒、集箱类部件上管接头的角焊缝,在焊接工艺评定时应当进行金相检验。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.3.2.2 试件(试样)附加要求

(1)A级锅炉锅筒的纵向及集箱类部件的纵向焊缝,当板厚大于20mm但小于或者等于70mm时,应当从焊接工艺评定试件(试板)上沿焊缝纵向切取全焊缝金属拉力试样一个;当板厚大于70mm时,应当取全焊缝金属拉力试样2个。试验方法和取样位置可以按照GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》执行。

(2)A级锅炉锅筒、合金钢材料集箱类部件和管道,如果双面焊壁厚大于或者等于12mm(单面焊壁厚大于或者等于16mm)应当做焊缝熔敷金属及热影响区夏比V形缺口室温冲击试验。

(3)焊接试件的材料为合金钢时,A级锅炉锅筒的对接焊缝,工作压力大于或者等于9.8MPa或者壁温高于450℃的集箱类部件、管道的对接焊缝;A级锅炉锅筒、集箱类部件上管接头的角焊缝,在焊接工艺评定时应当进行金相检验。

条款解释:本条款在采用NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》的基础上,对锅炉焊接工艺评定内容发生不完整的三个试验项目的补充,故为“试件(试样)的附加要求”;

1.修改内容

根据征求意见,将4.3.2.2(1)中“A级锅炉锅筒及集箱类部件的纵向焊缝,当板厚大于20mm……”欲改为“A级锅炉锅筒及集箱类部件的纵向焊缝,当板厚大于16mm……”。以便尽可能与NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》一致起来,方便使用。但是,如采纳该意见,将会发生脱离锅炉行业管理现状和产品生产实际情况,造成条文的虚设;故该条款保持原条款不变。

NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》标准没有将“全焊缝金属拉力试样和制取”列入工艺评定的内容;而却在NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》验证产品焊缝质量的“产品焊接试件”中,规定了全焊缝金属拉伸试验。这种方法是与本规程“4.3.1(1)焊工应当按照焊接工艺规程施焊”,“(4)焊工遵守工艺纪律情况进行检查评价”;“4.3.2.4……经过焊接工艺评定试验合格……后,方能进行焊接;”和“4.5.5.1 焊制产品焊接试件的基本要求:为检验产品焊接接头的力学性能,应当焊制产品焊接试件,焊接质量稳定的制造单位,经过技术负责人批准,可以免做焊接试件。……”的放宽要求是相悖的。

2.4.3.2.2(1)条款是对全焊缝金属拉力试样数量和制取的附加要求(见释图4-4)。是《锅规》历史条款的传承。针对NB/T 47014内容的缺欠,对A级锅炉锅筒及集箱类部件的纵向焊缝,补充规定了“当板厚大于70mm时,应当取全焊缝金属拉伸试样2个;”的要求。同时对其在锅炉行业实际运用的试验方法和取样位置存在缺欠,也做出了规定,即“试验方法和取样位置可以按照GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》执行”。

释图4-4 全焊缝金属拉力试样

本规程的全焊缝金属拉力试验仅是对A级锅炉锅筒及集箱类部件的纵向焊缝检查试板提出的要求,环向检查试板是模拟试件,本规程未对此提出要求。

在贯彻“与国际接轨”修订原则方面,在国际上,现行各国锅炉安全规范普遍重视全焊缝金属拉力试验。我国自1980年版《蒸规》起增加该试验项目的内容。当时也综合参考国外一些国家的锅炉规范,主要有:

美国ASME[第Ⅰ卷 PW-53.8.4和PW-53.8.5要求板厚大于16mm(5/8 in)制作全焊缝金属拉力试样];欧盟EN 12952-6-6.批准的焊接工艺规程 6.2.1 a)汽包: 对于壁厚大于20mm汽包纵、环向焊接接头,焊接程序批准试验将包括焊缝金属的纵向拉伸试验。b)集箱:对于壁厚大于20mm集箱纵向焊接接头,程序批准试验将包括焊缝金属的纵向拉伸试验;英国BS2790、日本的锅炉构造规程等都要求做全焊缝金属的拉力试验。

全焊缝金属拉力试验不仅可以检查焊缝金属的强度、焊缝金属与母材匹配的屈强比、而且可以检查其塑性。对于锅炉受压部件,焊缝的强度和塑性都是重要的性能指标。同时,通过全焊缝金属的拉力试验还可以有利于发现焊接材料用错或焊接质量不稳定情况。全焊缝金属拉力试验试样的制取(见释图4-5)。

释图4-5 厚板焊缝金属取样部位

3. 4.3.2.2(2)条款是对冲击试验的附加规定。针对NB/T 47014冲击试验表述缺欠*,本规程对A级锅炉锅筒、合金钢材料集箱类部件和管道的对接焊缝,如果双面焊壁厚大于或者等于12mm(单面焊壁厚大于或者等于16mm)规定“应当做焊缝金属及热影响区夏比V形缺口室温冲击试验”的要求;

注* GB 47014“6.4.1.3 b) 当规定进行冲击试验时,仅对钢材和含镁量超过3%的铝镁合金焊接接头进行夏比V形缺口冲击试验,铝镁合金焊接接头只取焊缝区冲击试样;”

冲击试验试样的形式、尺寸、加工和试验方法、评定标准,在NB/T 47014中已有规定,本规程无需重复规定。

保留冲击试验,在我国锅炉规程中已有很长的历史过程。我国第一个版本的锅炉安全监察规程(即1960年版规程)就规定了需做冲击试验的条件。1980年、1987年、1996年版规程均进一步明确做冲击试验规定。

目前国际上的主要规范仍要求进行冲击试验,如欧共体EN12952-6-6 第6.2.2.1条和6.2.2.4条都规定了 Charpy V-notch impact tests 夏比冲击试验。

鉴于安全规程的历史和国际上主要规范的现实,编写组认为保留冲击试验的要求是必要的。

4. 4.3.2.2(3)条款是对金相检验的附加规定。规定了“在焊接工艺评定时应当进行金相检验”的要求。根据征求意见,将“焊接试件的材料为合金钢时”修改为“焊接试件的材料为合金钢(碳锰钢除外)时”。但是,本规程在编制中秉持如下理念,在产品的检查试件上,取消了切取金相试样的规定;而在焊接工艺评定时,必须进行金相检验要求。

5.本规程删除了断口检验项目和“断口检验的合格标准”的硬性规定。因为在规程的历史上已有“100%探伤合格或氩弧焊焊接(含氩弧焊打底手工电弧焊盖面)的对接接头可免做断口检验”的规定,为删除断口检验的开启了先例。

6.关注“附加要求”。“附加要求”不是焊接工艺评定的全部要求;除本条款规定涉及的内容以外,其他焊接工艺评定检验项目的全过程,在NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》中已作具体规定;如:拉伸试验和弯曲试验的试件(试样)等要求。据此,本规程无需重复规定,本规程的“附加要求”只是NB/T 47014的补充要求。

关注“删除了断口检验和产品焊接接头金相检验的硬性规定”。规程修改工作贯彻了“安全与节能并重”修订原则,在保证安全的前提下,适应技术发展的需要,调整和简化一些过多的检验要求,降低企业的制造成本,不等于规程消除这些检验方法。

根据本规程第1章第1.7条“本规程规定了锅炉的基本安全要求,锅炉生产、使用、检验、检测采用的技术标准、管理制度等不得低于本规程的要求”的规定,有关锅炉的技术规范和标准的要求,只能比本规程的要求高,不允许比本规程的要求低。本条款虽然删除了断口检验和产品焊接接头金相检验的硬性规定,但是,这不等于规程不允许采用断口检验和产品焊接接头金相检验。其理由如下:

(1)随着锅炉参数提高,承压件用材料复杂化,热强钢已涉及下贝氏体、马氏体、奥氏体(过去基本都是珠光体),甚至镍基合金,排列组合后异种钢接头也日益增多。焊接结构和接头型式也多样化,如螺旋上升膜式壁、小角度斜接管组合焊缝等等。

(2)对接头内在缺陷(尤其微裂纹及金相组织缺陷),由于焊接结构和接头型式多样化,单靠无损检测来判别,鉴别难度日益提高,有时需借用断口和金相检验给予验证,以弄清真相、提高鉴别率和可信度。

(3)有些焊接接头目前尚无法用无损检测进行检验,如盆座式管接头全焊透组合焊缝、膜式壁的管子与鳍片焊缝、其熔合状况只能用宏观剖面检查。

(4)如对马氏体热强钢的焊缝,要求得到完全的回火马氏体组织,需检查有否残余铁素体存在;或如对细晶奥氏体热强钢,需检查焊缝晶粒度或铁素体含量;或如对异种钢接头热处理后,需检查有否碳迁移现象等等都需用微观金相检验。

(5)从锅炉安全性检验来说,好的试验、检验方法是多多益善,可互相弥补不足,确保检验的可靠性。

(6)从可行性来说,金相和断口检验取样可从产品焊缝的余量切取或从其延长部分切取或做模拟代试样,是可行的。

4.3.2.3 试验结果评定附加要求

(1)全焊缝金属拉力试样的试验结果应当满足母材规定的抗拉强度(Rm)、下屈服强度(ReL)或者规定塑性延伸强度(Rp0.2);

(2)金相检验发现有裂纹、疏松、过烧和超标的异常组织之一者,即为不合格。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.3.2.3 试验结果评定附加要求

(1)全焊缝金属拉力试样的试验结果应当满足母材规定的抗拉强度(Rm)或者屈服强度(Rp0.2);

(2)金相检验发现有裂纹、疏松、过烧和超标的异常组织之一者,即为不合格;仅因有超标的异常组织而不合格者,允许检查试件再热处理一次,然后取双倍试样复验(合格后仍须复验力学性能),全部试样复验合格后才为合格。

条款解释:本条款是对焊接工艺评定的试验结果的附加要求。即对全焊缝金属拉力试验结果评定、金相检验结果评定的要求。本条款没有描述冲击试验结果评定要求,因在NB/T 47014中已有规定,本规程无需重复规定。

修改内容:将“屈服强度(Rp0.2)”改为现行标准的“下屈服强度(ReL)或规定塑性延伸强度(Rp0.2)”。根据征求意见,删除了“仅因有超标的异常组织而不合格者,允许检查试件再热处理一次,然后取双倍试样复验(合格后仍须复验力学性能),全部试样复验合格后才为合格。”内容。

1.全焊缝金属拉力试验方面,保留了《锅规》历史上的延续,即将全焊缝金属试样的“屈服点不低于母材规定值的下限。……”,改为“全焊缝金属拉伸试样的试验结果应当满足母材规定的抗拉强度(Rm)、下屈服强度(ReL)或规定塑性延伸强度(Rp0.2)”;RmReLRp0.2的选择由设计计算基本许用应力而定。

同时,也保留了对“全焊缝金属试样的伸长率不小于母材伸长率(δ5)规定值的80%”的删除。因我国现行的碳素钢焊接材料的塑性已不存在“全焊缝金属的伸长率不小于母材规定值的80%”这样的问题。

2.金相检验方面,在判定中,由于材料使用的发展,出现马氏体热强钢的焊缝,得到完全的回火马氏体组织;“没有淬硬性马氏体组织”的合格判定显然对马氏体热强钢的焊缝是不适宜的,这就促使金相检验合格标准用语的改变,故定为“超标的异常组织”。

“超标的异常组织”:

(1)金相检验中“超标的异常组织”起草组认为主要是指:

珠光体热强钢:淬硬性马氏体组织;

马氏体热强钢(要求得到完全的回火马氏体组织):残余铁素体;

细晶奥氏体热强钢:焊缝晶粒度或铁素体含量;

异种钢接头:碳迁移现象;等。

(2)NBT 47056—2017《锅炉受压元件焊接接头金相和断口检验方法》

6.3.3显微组织的合格标准如下:

①无显微裂纹;

②无过烧组织:

③无超标的异常组织(淬硬性马氏体组织、δ-铁素体、α-铁素体、σ相、魏氏组织)。

(3)DLT868《焊接工艺评定规程》

金相合格标准:焊接接头微观检验应符合下列标准规定:

①应无裂纹、无过热组织、无淬硬性马氏体组织;

②9%~12%Cr马氏体型耐热钢的焊缝金相微观组织应为回火马氏体/回火索氏体,焊缝金相组织中δ-铁素体的含量应不超过8%,最严重的视场中δ-铁素体的含量应不超过10%。

(4)DLT 1117《核电厂常规岛焊接工艺评定规程》

金相合格标准:微观检验:

①无裂纹、无过烧组织等非正常组织,高合金钢无网状析出物和网状组织。

②金相组织符合评定用母材金属的相关技术条件要求。

③微观金相检验宜选取200倍或以上倍数。

3.冲击试验方面,冲击试验结果和评定要求,在NB/T 47014中已有规定;但缺少锅炉常用材料的冲击试验的合格标准,应积极建议NB/T 47014补充完善。

4.3.2.4 焊接工艺评定文件

(1)施焊单位应当按照产品焊接要求和焊接工艺评定标准编制用于评定的预焊接工艺规程(pWPS),经过焊接工艺评定试验合格,形成焊接工艺评定报告(PQR),制订焊接工艺规程(WPS)后,方能进行焊接;

(2)焊接工艺评定完成后,焊接工艺评定报告和焊接工艺规程应当经过制造单位焊接责任工程师审核,技术负责人批准后存入技术档案,保存至该工艺评定失效为止,焊接工艺评定试样至少保存5年。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.2.4 焊接工艺评定文件(略)

条款解释:本条款是对焊接工艺评定过程文件和其管理的规定;

1.焊接工艺评定是一个工作过程:由输入、利用资源进行的活动、输出组成。焊接工艺评定过程如释图4-6所示。

释图4-6 焊接工艺评定过程

2.焊接工艺评定过程产生的文件分为:输入文件——预焊接工艺规程(pWPS),过程中文件——焊接工艺评定报告(PQR),输出文件——焊接工艺规程(WPS)。

3. pWPS、PQR、WPS的区别

预焊接工艺规程pWPS(Preliminary welding procedure specification),即预先准备的焊接工艺规程方案;其内容应包含WPS中规定的全部焊接细则,是未进行试验验证的WPS文件。在以往的规程中,对pWPS和WPS未加以区别,统称为“焊接工艺指导书”、“焊接工艺规程”或“WPS”。以上两者的相同点是在相同的焊接工艺评定过程中,具有相同规定的全部焊接细则;不同点是:pWPS是焊接工艺评定的输入文件,也是焊接工艺评定的基础文件;而WPS是焊接工艺评定的输出文件,是经过验证试验合格的,用于指导生产施焊的工艺文件。它们在相同焊接工艺评定过程中,是各自在不同阶段上形成的文件,应予以区别。

焊接工艺评定报告PQR(procedure qualification record)是记载验证性试验及其检验结果,对拟定焊接工艺规程(预焊接工艺规程pWPS)进行评价的报告。

焊接工艺规程WPS(welding procedure specification)是经验证性试验评定合格所拟定的、用于指导产品施焊的焊接工艺评定文件。在以往的规程中,统称为“焊接工艺指导书”、“焊接工艺规程”或“WPS”;而在生产实践中,尤其是大锅炉制造厂或大量的翻译技术文件中称为“焊接工艺规程”或“WPS”。本规程为与pWPS加以区别,规定为“焊接工艺规程”或“WPS”。

4.焊接工艺评定文件和评定试样的管理

本规程规定“焊接工艺评定完成后,焊接工艺评定报告和焊接工艺规程应当经过制造单位焊接责任工程师审核,技术负责人批准”;规定在存入技术档案后,文件“保存至该工艺评定失效为止”,焊接工艺评定试样“至少保存5年”。焊接工艺评定试样保存时间太长,施焊单位存放困难。保存5年以便度过许可制度评审的一个周期。

4.3.3 焊接作业
4.3.3.1 基本要求

(1)受压元件焊接作业应当在不受风、雨、雪等影响的场所进行,采用气体保护焊施焊时应当避免外界气流干扰,当环境温度低于0℃时应当有预热措施;

(2)焊件装配时不应当强力对正,焊件装配和定位焊的质量符合工艺文件的要求后,方能进行焊接。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.3 焊接作业(略)

条款解释:本条款是焊接作业的基本要求。

(1)为兼顾锅炉安装、修理现场情况,删除了硬性规定,将“下雨、下雪时不得露天焊接”改为“受压元件焊接作业应当在不受风、雨、雪等影响的场所进行”。

(2)如在受雨、雪影响的环境下甚至露天施焊,易发生雨或雪直接落入焊缝熔池,在焊缝中易于形成气孔;受风、雨、雪等影响易使焊缝金属冷却速度过快,导致焊缝形成淬硬性组织。

(3)当“采用气体保护焊施焊时,应当避免外界气流干扰”。外界气流的干扰易使施焊的保护气体吹散,使施焊的气体保护作用失效,易使焊缝产生焊接缺陷。

(4)当“当环境温度低于0℃时,应当有预热措施”。在焊接过程中,焊接环境温度对于焊接质量的影响较大,尤其是工艺可焊性较差的钢材,当焊接环境温度较低时,如低于0℃,焊接形成的熔池及周围金属冷却速度快,焊缝金属容易形成淬硬性组织。焊缝金属组织存在淬硬性组织,会使焊缝及其附近金属的力学性能变差,硬度明显上升,而塑性和韧性下降。同时,如果周围环境温度过低,还会使焊接接头形成焊接裂纹,特别是对锅筒、集箱、厚壁管以及合金钢的焊接接头质量影响较大。

(5)焊件装配时不得强力对正。焊件装配时如进行强力对正,焊后会在焊接接头中形成附加的残余应力,影响焊件的使用强度。在实际装配中常发现,由于装配部件几何尺寸的偏差,在焊件装配时采取强力对正的方法,如筒节与筒节、筒节与封头(或管板)对接,由于椭圆度或棱角度过大,为了防止对接后对接边缘偏差超差,则采取强力对正的方法;这种做法是不对的,这样做将会产生新的附加应力,如相邻筒节装配,当边缘偏差超过规定值,则会产生附加弯曲应力。因此,焊件装配和定位焊的质量应有相应的工艺文件加以保证。

(6)关注“冷拉焊接接头”易产生的误解。

因设计规定的焊接接头冷拉装配也产生残余应力,但是会被锅炉运行时受热膨胀产生的热应力所补偿,会改善锅炉运行时的受力状况。这样的装配是正常的,是符合设计要求和装配工艺支撑的装配行为。不要与违背工艺的“强力对正”产生误解。

4.3.3.2 氩弧焊打底

以下部位应当采用氩弧焊打底:

(1)立式锅壳锅炉下脚圈与锅壳的连接焊缝;

(2)有机热载体锅炉管子、管道的对接焊缝;

(3)油田注汽(水)锅炉管子的对接焊缝。

A级高压以上锅炉,锅筒和集箱、管道上管接头的组合焊缝,受热面管子的对接焊缝、管子和管件的对接焊缝,结构允许时应当采用氩弧焊打底。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.3.2 氩弧焊打底(略)

条款解释:本条款是针对锅炉事故多发生的连接焊缝,提出的采用氩弧焊打底规定。

(1)氩弧焊易于保证焊接质量的原因

①由于电弧受到氩气(惰性气体)流的压缩作用,电弧集中,焊接熔池较小,焊接速度快,热影响区窄;

②电弧在氩气压缩作用下,电弧稳定,焊接时飞溅少,焊缝较为致密;

③电弧保护气体(氩气)中基本没有氢气,可以减少发生裂纹的倾向。

自1980年规程增加了采用氩弧焊打底的规定以来,实践证明,采用氩弧焊打底能有效防止焊缝发生泄漏事故。

(2)根据近几年特种设备事故年报分析:小型立式锅炉恶性爆炸事故占锅炉爆炸事故的比例最高,且呈上升趋势,主要发生在服装加工、食品加工、造纸、木材加工等中小型轻工行业,热水锅炉事故主要发生在宾馆、洗浴中心等服务业。分析原因,使用管理是主要原因之一,另一重要原因即是锅炉制造缺陷。

该条款对锅炉事故多发生的连接焊缝,如立式锅壳锅炉下脚圈与锅壳的连接焊缝(见释图4-7);锅炉泄漏后易发生次生灾害。对接焊缝,如有机热载体锅炉管子、管道的对接焊缝和油田注汽(水、油)锅炉管子的对接焊缝,有必要提出应当采用氩弧焊打底的规定,以保证焊缝的焊接质量。

释图4-7

(3)根据本规程第1章中“锅炉设备级别”的要求将“工作压力大于或等于9.8MPa的锅炉”改为“A级高压以上锅炉”。

(4)条款中的“组合焊缝”(见释图4-8):是由对接焊缝与角焊缝组合而成的焊缝。

释图4-8

1—对接焊缝;2—角焊缝

(5)将“应采用氩弧焊打底或其他能保证焊透的焊接方法”硬性规定,表述为“结构允许时应当采用氩弧焊打底”,增加了条文的柔性。

近年来,我国大机组高参数、超超临界锅炉发展迅速,锅炉产品生产量大,管子对接焊缝的质量得不到保证,焊缝根部未焊透缺陷的存在较为普遍,焊缝返修率高,运行中泄漏事故多。在现场检验中,查出大型电站锅炉爆管中由于焊接质量不合格的占30%,我国1台超超临界百万千瓦级机组的锅炉受监焊口总数超过76000道,差不多相当于2台600MW亚临界机组锅炉焊口的总和。在设备焊口抽查中发现,省煤器管排的焊口合格率只有82%,低温过热器的焊口也有部分不合格。

考虑到个别结构原因,确实不能采用氩弧焊打底执行困难,本规程延用2012版规程,修改为“结构允许时应采用氩弧焊打底”。

4.3.3.3 受压元件对接

(1)锅筒(壳)纵(环)缝两边的钢板中心线一般应当对齐,锅筒(壳)环缝两侧的钢板不等厚时,也允许一侧的边缘对齐;

(2)名义壁厚不同的两元件或者钢板对接时,两侧中任何一侧的名义边缘厚度差值如果超过本规程4.3.3.4规定的边缘偏差值,则厚板的边缘应当削至与薄板边缘平齐,削出的斜面应当平滑,并且斜率不大于1∶3,必要时,焊缝的宽度可以计算在斜面内,见图4-1。

图4-1 不同厚度钢板(元件的对接)

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.3.3 受压元件对接(略)

条款解释:本条款是对受压元件钢板对接的要求。

规程对不同壁厚钢板对接时,厚板削薄斜率的规定是有一个历史过程的。早在1987年版《蒸汽锅炉安全技术监察规程》编制说明中有“按1∶4斜率将厚板削薄,主要参照了ISO/R 831和ISO/DIS 5730。”的规定。2012年版《锅规》考虑当前我国大锅炉制造厂生产的高参数、大机组的锅炉均采用引进技术和引进标准,要求规程采用1∶3斜率已成现实的需要。

斜率由1∶4修改为1∶3,对锅炉安全性影响是:斜率越大,应力集中严重;斜率越小,应力集中轻微。斜率的大小将影响锅炉连接处的应力集中情况。

应力集中情况用应力集中系数表示,不同的斜率有不同的应力集中系数。按理论推导公式计算:斜率1∶3和1∶4的应力集中系数分别为1.07和1.04;采用光弹方法测出:斜率1∶3和1∶4的应力集中系数分别为1.27和1.20。由此可见,采用斜率1∶4是更好,但斜率1∶3也在可取的安全范围之内。

斜率改为1∶3,既可与压力容器制造要求一致,也可与ASME规范相一致。

4.3.3.4 焊缝边缘偏差

锅筒(壳)纵(环)向焊缝以及封头(管板)拼接焊缝或者两元件的组装焊缝的装配应当符合以下规定:

(1)纵缝或者封头(管板)拼接焊缝两边钢板的实际边缘偏差值不大于名义板厚(注4-1)的10%,且不超过3mm;当板厚大于100mm时,不超过6mm;

(2)环缝两边钢板的实际边缘偏差值 (包括板厚差在内)不大于名义板厚的15%加1mm,并且不超过6mm;当板厚大于100mm时,不超过10mm;

注4-1:不同厚度的两元件或者钢板对接并且边缘已削薄的,按照钢板厚度相同对待,名义板厚指薄板厚度;不削薄的,名义板厚指厚板厚度。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.3.4 焊缝边缘偏差(略)

条款解释:本条是对焊缝对接或拼接的边缘偏差的技术规定。条款文字做了修改,将4.3.3.4(3)改为注4-1。

无论是由板厚差、还是由工艺、装配形成的实际边缘差(见释图4-9),都将引起附加的弯曲应力,应加以限定。在规程制定征求意见过程中,没有收到反馈意见,说明本条款的规定是适当的、可行的。

释图4-9 焊缝边缘偏差示意图

4.3.3.5 圆度和棱角度

锅筒(壳)的任意同一横截面上最大内径与最小内径之差应当不大于名义内径的1%。锅筒(壳)纵向焊缝的棱角度应当不大于4mm。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.3.5 圆度和棱角度(略)

条款解释:本条款是对锅筒(壳)椭圆度和棱角度的规定。锅筒(壳)筒节在卷板和焊接过程中,形成椭圆度(见释图4-10)和棱角度(见释图4-11)是不可避免的,而椭圆度和棱角度的存在将产生附加应力。随着锅筒(壳)椭圆度或棱角度的增加,引起的附加应力也越大,附加应力大到一定值的时候,将会影响锅炉的使用强度。

释图4-10 椭圆度图示

释图4-11 棱角度图示

据推算:当椭圆度u=0.5%时,附加应力为152kgf/cm2=1.52kgf/mm2;当u=1.5%时,附加应力为460 kgf/cm2=4.6kgf/mm2。当棱角度δ=3.8mm(即5%S+3)、筒体直径dn=1600mm、筒体厚度S=16mm、压力p=13kgf/cm2时,计算出的最大弯曲应力σmax=926kgf/cm2≈9kgf/mm2(注:1kgf/cm2=9.8×104Pa,1kgf/mm2=9.8×106Pa)。

从上面示例中可以看出,仅将椭圆度和棱角度看作一般的制造偏差问题是不够的,实质上椭圆度和棱角度是强度上的一个问题,是锅炉安全上的问题。环视外国锅炉规程,大部分都对此作了规定。并指明圆筒体的计算公式只有在椭圆度和棱角度符合规定的情况下才能应用。因此,本规程对此做出了限制。

有关圆度和棱角度具体的测量方法,可由行业工艺或技术规范来确定。本规程是安全的最低要求,行业技术规范要求比本规程高是正常的。该条款是规程的传统条款,在实际执行中经过长期验证是适当的、也是可行的。

4.3.3.6 焊缝返修

(1)如果受压元件的焊接接头经过检测发现存在超标缺陷,施焊单位应当找出原因,制订可行的返修方案,才能进行返修;

(2)补焊前,缺陷应当彻底清除;补焊后,补焊区应当做外观和无损检测检查;要求焊后热处理的焊缝,补焊后应当做焊后热处理;

(3)同一位置上的返修不宜超过2次,如果超过2次,应当经过单位技术负责人批准,返修的部位、次数、返修情况应当存入锅炉产品技术档案。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.3.3.6 焊缝返修(略)

条款解释:本条款是对焊缝返修的规定。

焊缝返修是难以避免的,我国几个版本的规程中均对焊缝返修做了规定。

1.“经过检测发现存在超标缺陷”,检测包含了外观和无损检测检查等内容,无损检测是对超标缺陷的评定,不是对无缺陷的评定,这样文字表述是合理的。

2.“同一位置上的返修不宜超过2次,如果超过2次,应当经过单位技术负责人批准”,这是对焊缝返修次数的限定。这表明在安全技术法规和技术政策上,规程不仅不推崇多次返修,而且要努力抑制多次返修的行为。与以往相比,在返修次数上没有明显的差别,但明确了责任人员的职责,与单位技术负责人的职责。

施焊中产生多次返修不是一件好事,这种生产方式,制造不出高质量产品。多次返修也不是个案的技术问题,它可能表明:工艺可行性差,或工艺不稳定,或作业技术水平落后,或技术管理粗放,或工艺纪律不严,或以上情况均有。返修增加了材料消耗、工时消耗、能源消耗,打乱了正常的工艺秩序,增加了生产成本,增加了质量管理的内耗,降低了产品的安全性和可靠性,失去了市场对产品的声誉和信任,给用户和国家安全带来隐患。制造难、返修更难。返修能做好的事,为什么不放在制造中一次做好呢。本规程的修订,表明应加强控制、尽可能地减少或杜绝多次返修。

3.“返修的部位、次数、返修情况应当存入锅炉产品技术档案。”的规定,是要对返修进行记录在案,以便发生安全事故时进行追踪和持续改进。

4.4 热处理

4.4.1 需要进行热处理的范围

(1)碳素钢受压元件,其名义壁厚大于30mm的对接接头或者内燃锅炉的筒体、管板的名义壁厚大于20mm的T型接头,应当进行焊后热处理;

(2)合金钢受压元件焊后需要进行热处理的厚度界限按照相应标准规定执行;

(3)除焊后热处理以外,还应当考虑冷、热成形对变形区材料性能的影响以及该元件使用条件等因素进行热处理。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.4 热处理(略)

4.4.1 需要进行热处理的范围(略)

条款解释:本条款是对焊后热处理范围的规定。

1.焊后热处理的目的:一是消除焊接残余应力,二是细化晶粒,三是防止延迟裂纹的产生。

在对受压元件进行焊接过程中,由于钢板局部受到了不均匀加热,从而产生了不均匀变形,形成了焊接残余应力。这种焊接残余应力随着钢板厚度的增加而增大,残余应力越大,对锅炉安全使用影响越大。

经过焊后热处理(常用高温回火方法),金属发生塑性变形产生松弛而使焊接残余应力减弱或消失。焊后热处理的温度,对碳素钢一般为600~650℃,过高的温度会引起锅筒变形,在600~650℃时热处理,不可能全部消除焊接残余应力,一般认为焊后通过高温回火热处理可将80%~90%的焊接残余应力消除,提高焊接接头的抗疲劳性能。

2.过去,我国曾在焊制中、高压锅炉锅筒的纵向焊缝时采用电渣焊。这种焊接方法生产效率高,但由于焊件比较厚,焊缝及热影响区在高温下停留的时间较长,从而使金属组织的晶粒变得粗大,同时也易产生过热的魏氏组织,降低了钢材的力学性能。通过热处理(正火热处理)可以将粗大的晶粒细化,改善焊缝金属的力学性能。此方法国内已很少采用。

3.本条款对焊后需要进行热处理厚度界限的规定:碳素钢受压元件的对接接头,当名义壁厚超过30mm时,焊后必须进行消除焊接残余应力的热处理;

内燃式锅炉的筒体或管板的名义厚度大于20mm的T型接头,应进行焊后热处理。这种接头焊缝所受应力主要是弯曲应力,应力状况不如对接接头的焊缝,为了改善T型接头处焊缝的性能,提高其抗疲劳性,应对其进行焊后热处理,而且焊后热处理的厚度界限比对接接头小。

为减小焊缝中存在的焊接残余应力,在各国的锅炉规程、标准中对焊接热处理厚度都有规定:如:R831材料厚度等于或大于20mm,应进行焊后消除残余应力的热处理;DIS 5730:锅炉任何焊接的壁厚超过30mm,须进行焊后热处理;BS 2790:锅炉任何焊接的壁厚超过20mm,须进行焊后热处理;BS 1113:碳钢,最大含碳量0.25%,壁厚不超过30mm,不要求热处理;ASME:都要求焊后热处理。

TRD:不进行焊后热处理的条件:

①部件加工成形已满足热处理要求。

②焊缝接头处允许的最大公称壁厚为30mm。

③化学成分不超过下列数值(%):

此外,铬加镍不大于0.30%,锰加钼不大于1.6%。

④冷成形纤维伸长不超过5%。

JIS 8201:焊后应进行热处理(碳钢管子,集箱的环缝,碳钢管纵缝,壁厚小于等于19mm的除外)。

由此可见,焊后热处理的厚度界限,各国规定的差距较大。其原因是多方面的。焊后热处理主要是为消除残余应力,而残余应力的大小主要决定于材料化学成分,焊件厚度,焊接工艺。如:焊缝咬边引发的应力集中也可用焊后热处理来减轻。所以确定焊后热处理厚度界限,要进行综合比较。各国热处理综合比较见释表4-1。

释表4-1 各国热处理综合比较表(对锅筒主焊缝)

①经检验,制造单位和用户协商,可达0.35%。

②仅对P7材料。对P11,全部热处理。

③经协商允许达25%,但焊接工艺特殊考虑。

从释表4-1中可以看出:美国的安全系数最大,部件壁厚,ASME规定的含碳量上限较高,咬边规定较松,所以要求全部进行热处理以及安全阀动作时允许压力升高最小;TRD对钢材含碳量规定较严,安全系数小,而放松热处理的要求。

4.对于低合金珠光体耐热钢,如12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、12Cr3MoVSiTiB等,这些钢材在焊接过程中容易形成淬硬性组织,而且氢富集于焊缝之中,再加上焊接形成的残余应力,焊后几天甚至几小时将会在焊缝及附近产生裂纹,称为延迟裂纹。产生延迟裂纹的主要原因是氢的富集,因此对这些钢材焊后应立即进行消氢处理。

合金钢焊后热处理厚度按专业标准的规定。对于合金钢来说,由于合金元素的存在,其可焊性一般都较差。不但焊前要求进行预热,而且焊后都要求进行热处理,具体要求可由技术规范来确定。

5.冷卷、冷压成形件,通常变形率大于5%后(TRD:冷成形纤维伸长不超过5%;不进行热处理。),需要随后作去应力处理,适用时可与焊后热处理一起进行。ISO R831 和EN欧共体:钢板冷弯后直径与板厚之比小于20,对冷弯的钢板须加以消除残余应力热处理。ASME-Ⅰ-表PG-19 冷加工成型应变范围和热处理要求。(表中列举的冷加工成形应变范围为15%~20%)。这项消除应力热处理可在焊接之前或焊接后进行。

4.4.2 热处理设备

热处理设备应当配有自动记录热处理的时间与温度曲线的装置,测温装置应当能够准确反映工件的实际温度。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.4.2 热处理设备(略)

条款解释:本条款是对热处理的测量装置应当能够准确反映工件的实际温度的规定。本条款使规程在热处理规定中更具有逻辑性。

热处理测量装置广义上应包括:热处理设备、测量装置和测温装置。

热处理炉的性能是否能满足工艺要求,直接关系到热处理的效果和质量;热处理设备应按GB/T 9452《热处理炉有效加热区测定方法》进行有效温度场测定,以保证热处理设备性能能够满足热处理工艺要求;热处理测量装置应是自动记录热处理的时间与温度曲线的装置;热处理测温装置应能准确反映工件的实际温度,确保热处理工艺的执行。

热处理后应检验热处理温度自动记录图,是否符合工艺要求,随炉试件的性能是否符合产品技术要求;当热处理温度自动记录图显示异常时,可按标准或技术要求,对该记录图监视的焊接接头或成形件进行硬度或金相组织检查。

对炉内热处理用温度自动记录图,内容应利于产品追踪,应表明:工程项目号或工作令号、部件图号、热处理工艺编号、走纸前进速度,记录者按焊缝位置布置测量点所分配的记录颜色等,以及处理日期、操作者、核查人签名。

用其他热处理方式的记录至少应有对应热处理工件(如焊接接头、成形件)的图样号、工作令号、热处理工艺编号、保温温度和时间及操作日期和核查人签名;具体内容应由相应的技术标准作出规定。

要求进行热处理,一般为A级锅炉。目前,A级锅炉制造厂一般已具备自动记录热处理的时间与温度曲线的装置,实施本条款的规定,在资源上具有现实性和可行性。

4.4.3 热处理前的工序要求

受压元件应当在焊接(包括非受压元件与其连接的焊接)工作全部结束并且经过检验合格后,方可进行焊后热处理。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.4.3 热处理前的工序要求

需要焊后热处理的受压元件应当在焊接(包括非受压元件与其连接的焊接)工作全部结束并且经过检验合格后,方可进行焊后热处理。

条款解释:本条款是对受压元件实施热处理前应完成的工序要求。本条款主要是进行了文字修改,主体内容未发生变化。明确规定受压元件本身的全部焊接工作结束并检验合格后,方可进行焊后的热处理。

已经热处理过的受压元件不能在其上再进行焊接。否则,又会形成新的焊接残余应力或裂纹,再进行热处理是困难的,甚至不可能。这就要求受压元件热处理前应完成全部焊接及其检验工作。

4.4.4 热处理工艺

热处理前应当根据有关标准及图样要求编制热处理工艺。需要进行现场热处理的,应当提出具体现场热处理的工艺要求。

焊后热处理工艺至少符合以下要求:

(1)异种钢接头焊后需要进行消除应力热处理时,其温度应当不超过焊接接头两侧任一钢种的下临界点(Ac1);

(2)焊后热处理宜采用整体热处理,如果采用分段热处理,则加热的各段至少有1500mm的重叠部分,并且伸出炉外部分有绝热措施;

(3)局部热处理时,焊缝和焊缝两侧的加热带宽度应当各不小于焊接接头两侧母材厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.4.4 热处理工艺

热处理前应当根据有关标准及图样要求编制热处理工艺,需要进行现场热处理的,应当提出具体现场热处理的工艺要求。

焊后热处理工艺至少满足以下要求:

(1)异种钢接头焊后需要进行消除应力热处理时,其温度应当不超过焊接接头两侧任一钢种的下临界点(Ac1);

(2)焊后热处理宜采用整体热处理,如果采用分段热处理则加热的各段至少有1500mm的重叠部分,并且伸出炉外部分有绝热措施;

(3)补焊和环缝局部热处理时,焊缝和焊缝两侧的加热宽度应当各不小于焊接接头两侧钢板厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm。

条款解释:本条款是对热处理前应编制热处理工艺的规定。

1.修改内容:将“补焊和环缝局部热处理时,焊缝和焊缝两侧的加热宽度应当各不小于焊接接头两侧钢板厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm。”修改为“局部热处理时,焊缝和焊缝两侧的加热宽度应当各不小于焊接接头两侧母材厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm。”,表述更准确。

有关“对于焊后有产生延迟裂纹倾向的钢材,焊后应及时进行后热消氢或热处理”规定的内容,因为本规程有编制热处理工艺要求,故条款中无需赘述。

2.下临界点(Ac1)是钢材加热时,珠光体向奥氏体转变的开始温度,见释图4-12。

释图4-12 简化的Fe-Fe3C相图

3.本条款明确“热处理前应当根据有关标准及图样要求编制热处理工艺;需要进行现场热处理的,应当提出具体现场热处理的工艺要求”的规定。

4.将局部热处理明确为焊缝和焊缝两侧的加热宽度(见释图4-13)应当各不小于焊接接头两侧母材厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm,见释图4-14。

释图4-13 焊缝和焊缝两侧的加热宽度

hk—焊缝最大宽度;SB—均热带宽度;HB—加热带宽度;GCB—隔热带宽度

释图4-14 局部热处理加热宽度

5.分析《锅规》、GB 30583—2014《承压设备焊后热处理规程》、ASME PW-39.5.2、EN12952-5-10.4.2.3对局部热处理加热(均热)宽度要求的对比。

(1)几种关键用语

①《锅规》的用语:加热宽度;

②GBT 30583—2014用语:均热带、加热带、隔热带;

③ASME PW-39.5.2用语:the soak band 均热(温)带;

④EN12952—5-10.4.2.3用语:The heated band width 加热带宽度。

(2)几种局部加热宽度的表述

①《锅规》:焊缝两侧的加热宽度应当各不小于焊接接头两侧母材厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm。

②GBT 30583:均温带边缘离返修焊缝边界至少为焊后热处理厚度δPWHT或50mm,取两者较小值。加热带尺寸需足够大。

加热带和隔热带的推荐宽度;

a. 壳体名义厚度 δn≤50mm时,HB=7nhk

GCB=HB+2α=HB+2(200~350mm)。

式中 n——条件系数,1<n<3;

hk——焊缝最大宽度,mm;

α——隔热附加值,200~350mm。

b.壳体名义厚度δn>50mm时,焊后热处理前应进行验证性试验。

③ASME:均热带应为圆形,其半径等于管接头或连接件与筒体连接焊缝上最大的焊缝宽度加上筒体(或封头)厚度或2in(约50mm)两者中的较小值。

④EN12952:焊缝在中间,加热的宽度不得小于

式中,ris为部件内半径;es为焊缝厚度。

(3)实例验证

【例1】 以管子(ϕ133mm×12mm)为例;焊缝厚度δn=ts=12mm;管子外半径ri=66.5mm;焊缝宽度按hk=25mm或hk=13mm(窄间隙焊缝)分别验证。

【例2】 以集箱(ϕ273mm×45mm)为例;焊缝厚度δn=ts=45mm;集箱外半径ri=136.5mm;焊缝宽度按hk=25mm或hk=13mm(窄间隙焊缝)分别验证。

验证结果:

(4)验证分析

①宽度:加热带>均热带

均热带=焊缝宽度+2筒体(或封头)厚度或50mm。

加热带=7n焊缝宽度。

Δ=加热带-均热带=7n焊缝宽度-(焊缝宽度+2筒体厚度或50mm)

②宽度比较:隔热带>加热带>均热带

隔热带=加热带+2(200~350mm);

隔热带-加热带=2(200~350mm)。

③从以上验证实例对比,加热带宽度比较如下:《锅规》<GB 30583=ASME PW-39.5.2;而EN12952的加热宽度比较适中。

④从以上内容可以看出,局部热处理不适宜对厚壁焊件进行热处理,适用范围不能无限制地延伸。尽管各自规定的内容也不尽一样,但共同点是以工程建造经验为主,是由各国的国情和行业运用的历史经验所决定;必要时,需要技术验证。

⑤GB 30583强调焊后热处理前应进行验证性试验。

⑥从节约能源和企业利益出发,对《锅规》提出修改意见者希望限定条件越小越好,这想法是可以理解的。但不能牺牲产品的传统安全和产品质量。应在保证产品高质量和产品使用安全的框架下统筹考虑。制定标准时,仅靠“拿来为我所用”是不科学的,应有验证性试验作为技术支持。轻易否定行业传统的经验也是不可取的。

6.抓好锅炉热处理工艺控制很重要。锅炉焊缝热处理过程是由加热、保温和冷却三个阶段组成的,热处理通常分为:退火、正火、淬火、回火等工艺方法。为了满足锅炉承压部件的工作需要,确保符合锅炉设计和使用要求,对锅炉承压部件的焊缝进行必要的热处理,使其具有良好的组织结构、理想的力学性能,消除承压部件焊后产生的应力,提高产品质量和使用寿命。热处理在锅炉整个加工过程中占有十分重要的地位。

热处理对充分发挥金属材料潜在性能是极为有效的工艺方法,进行热处理的目的就是为了获得所期望的组织和性能。了解热处理对锅炉承压部件焊缝的组织和性能的影响,确保热处理工艺的稳定性,避免人为的随意性。编制正确有效、可操作性强、能保证产品质量的热处理工艺十分重要。

根据各电站锅炉制造单位生产实践,最后确定为“焊缝和焊缝两侧的加热宽度应当各不小于焊接接头两侧母材厚度(取较大值)的3倍或者不小于200mm”。

4.4.5 热处理记录

焊后热处理过程中,应当详细记录热处理规范的各项参数。热处理后有关责任人员应当详细核对各项记录指标是否符合工艺要求。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.4.5 热处理记录(略)

条款解释:本条款是对热处理记录及其管理的要求。

“热处理后有关责任人员应当详细核对各项记录指标是否符合工艺要求。”强调了执行热处理工艺的严肃性,确保锅炉承压部件热处理的质量。

锅炉焊缝热处理是一种复杂的特殊过程。影响热处理质量的因素很多,包括:人、机、料、法、环和检验等;如热处理不当,易使锅炉承压部件和焊缝产生裂纹、变形、腐蚀、热处理缺陷等缺陷,使承压部件失效而失去工作能力;也造成人力、物力、财力的巨大浪费。本条款强调执行热处理工艺的严肃性,也有利于热处理失效分析,采取纠正和预防措施,以及发生事故后的追踪。

4.4.6 热处理后的工序要求

本规程4.4.1要求进行热处理的受压元件,热处理后应当避免直接在其上面焊接元件。如果不能避免,在同时满足以下条件时,焊后可以不再进行热处理,否则应当再进行热处理:

(1)受压元件为碳素钢或者碳锰钢材料;

(2)角焊缝的计算厚度不大于10mm;

(3)按照评定合格的焊接工艺施焊;

(4)角焊缝进行100%表面无损检测。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.4.6 热处理后的工序要求

已经过热处理的锅炉受压元件,应当避免直接再在其上面焊接元件。如果不能够避免,但在同时满足以下条件时,焊后可以不再进行热处理,否则应当再进行热处理:

(1)受压元件为碳素钢或者碳锰钢材料;

(2)角焊缝的计算厚度不大于10mm;

(3)按照评定合格的焊接工艺施焊;

(4)对角焊缝进行100%表面无损检测。

条款解释:本条款是对受压元件热处理后施焊的规定。

根据征求意见,将“已经过热处理的锅炉受压元件”改为“本规程4.4.1要求进行热处理的受压元件”,使规程的本意表述更准确。

热处理过的受压元件,应当避免直接再在其上焊接元件,如不能避免,应满足一定的条件,焊后可不再进行热处理。这一规定,是避免形成较大的焊接残余应力。

在锅炉安装过程中多次发生在已经热处理过的受压元件又进行焊接一些零部件,如锅筒与滑动底座的枕座、锅筒与隔板、锅筒与密封板等均在安装现场进行焊接,而且焊后又无法进行热处理。为了解决这一问题,原劳动人事部锅炉局以劳人锅函[1984]71号做过答复,原则上对已经热处理过的受压元件,尽量避免直接在其上焊接零件或附件。如果要在汽包、集箱焊接零件或附件,应在结构设计、工艺要求加以考虑,在最终热处理之前完成。

总的原则是,对在已经热处理过的受压元件上施焊不可避免的情况,规程作了有条件的允许;既保证了焊接质量,又解决了不可避免的问题。

4.5 焊接检验及相关检验

锅炉受压元件及其焊接接头质量检验,包括外观检验、通球试验、化学成分分析、无损检测、力学性能检验、水压试验等。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5 焊接检验及相关检验(略)

条款解释:本条款是对焊接接头质量检查项目的规定。

焊接接头的质量检查目的:是检查其是否存在超标缺陷,是否具有可接受的力学性能和严密性,是否发生碳钢与合金钢材料的误用。

缺陷有宏观缺陷和微观缺陷两种。

在焊接接头中存在的宏观缺陷,如裂纹、未焊透、未熔合、咬边、弧坑、气孔、夹渣等,其检测方法是外观检查、无损检测;

微观缺陷,如过烧组织、超标的异常组织和显微裂纹,其检测方法是金相检验。

检查受热面管子内部是否畅通、清理管内腔因施工造成的杂物、检查管内径值是否符合要求,其检查方法是通球试验。

接头和焊缝金属的力学性能,如强度、韧性和延伸性,其检测方法是力学性能试验。

碳钢与合金钢材料的误用,其检测方法是合金钢焊缝及母材化学成分的光谱验证检验。

水压试验既可以检查接头存在的缺陷,也可以检验接头的强度。

以上六项检查合格,焊接接头的质量才算达到了规定的要求。

4.5.1 受压元件焊接接头外观检验

受压元件焊接接头(包括非受压元件与受压元件焊接的接头)应当进行外观检验,并且至少满足以下要求:

(1)焊缝外形尺寸符合设计图样和工艺文件的规定;

(2)对接焊缝高度不低于母材表面,焊缝与母材平滑过渡,焊缝和热影响区表面无裂纹、夹渣、弧坑和气孔;

(3)锅筒(壳)、炉胆、集箱的纵(环)缝及封头(管板)的拼接焊缝无咬边,其余焊缝咬边深度不超过0.5mm,管子焊缝两侧咬边总长度不超过管子周长的20%,并且不超过40mm。

条款说明:保留条款,个别文字做了修改。

原《锅规》:4.5.1 受压元件焊接接头外观检验(略)

条款解释:本条款是对焊接接头外观检验的规定;

对焊缝外观检验有三条要求:

(1)外形尺寸应符合设计图样和工艺文件的规定。这是三按(按设计、按工艺、按标准)施工的基本要求,也是保证产品质量的基本要求,是在产品质量检查中首先要注意的事项。

(2)焊缝高度和表面缺陷。焊缝高度不低于母材表面,是保证焊缝的强度不低于母材的强度。随着焊接材料与焊接技术的发展,焊缝金属的强度一般不低于母材的强度,只要不低于母材表面,焊缝金属的厚度也就不小于母材的厚度,其强度也就不低于母材的强度。但是焊缝的高度也不是越高越好,焊缝高度越高焊缝疲劳效率越低(见释图4-15)。焊缝与母材应平滑过渡。避免焊缝与母材连接处形成形状突变,产生应力集中。

释图4-15 焊缝高度与焊缝疲劳效率的关系

焊缝及热影响区不允许存在的缺陷,如裂纹、夹渣、弧坑和气孔。

锅炉的寿命除强度问题以外,主要是疲劳问题。裂纹直接影响锅炉寿命,对于锅炉受压元件裂纹是绝对不允许的;表面的夹渣、弧坑和气孔也是一种疲劳裂纹源,因此焊缝(包括热影响区)表面对缺陷的控制严于焊缝内部对缺陷的控制。

(3)对焊缝咬边的要求。主要受压部件的主焊缝不允许咬边,实际上咬边也是一种疲劳裂纹源。据德国专家介绍,对ST52钢,厚度为20mm,开坡口双面焊焊接接头进行的试验,得到如下结果:

表明咬边对疲劳强度的影响甚大,因咬边过长导致锅炉爆炸事故在我国时有所发生的。

咬边深度不超过0.5mm,管子焊缝两侧咬边长度不超过管子周长的20%,且不超过40mm。1980年版规程规定,所有焊缝无咬边。在执行中不允许所有焊缝咬边,在工艺上难度较大,除主要焊接外,其他焊缝的应力远低于主焊缝,且对锅炉疲劳的影响要小得多。1983年对1980年版规程进行部分条文修改时,对焊缝咬边的规定做了调整,将所有焊缝无咬边,改为主要焊缝[即:锅筒(锅壳),炉胆,集箱的纵、环缝及封头(管板)的拼接焊缝]无咬边,其余焊缝咬边深度不超过0.5mm,进行了有条件的放宽,利于规程的执行。

4.5.2 受热面管子通球试验

对接焊接的受热面管子,应当按照相关标准进行通球试验。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.2 对接焊接的受热面管子通球试验

对接焊接的受热面管子,应当按照相应标准规定进行通球试验。

条款解释:本条款是对受热面管子进行通球试验的规定。

修改内容:根据征求意见,将标题“对接焊接的受热面管子通球试验”改为“受热面管子通球试验”。

管子对接前,受热面用管,由于切割下料不当,管内壁易留有铁屑;当管子对接焊时,形成内毛刺而又无法去除;当管子对接成型时,因管子截面积缩小等原因,锅炉运行中,就会影响管内介质的流动,会影响循环回路中的锅炉水循环。对于强制循环的系统中将增加水循环阻力,泵的压头增加,浪费能源。管子内腔因施工杂物造成堵塞,不仅破坏了水循环,还会造成锅炉停炉事故。为了检查受热面管子管内部是否畅通、清理管内腔因施工造成的杂物、控制管内径的减小,特对通球试验做出了规定。对通球试验更具体的要求可由技术规范来确定。

4.5.3 化学成分分析

合金钢管、管件对接接头焊缝和母材应当进行化学成分光谱分析验证。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5.3 化学成分分析(略)

条款解释:本条款是对合金钢管、管件对接接头焊缝和母材应当进行化学成分光谱验证的规定。在锅炉制造和安装中,由于管理不当,管材混用时有发生;大型电站锅炉现场检验中,查出由于金属过热造成爆管的事故占爆管事故的30%,其中材料误用是一个重要原因。如某电厂1000MW机组锅炉爆管中,发现过热器管屏和过热器连接管发生材料错用。某电厂4号炉应该用合金钢的高温过热器出口联箱管座错用碳钢, 使碳钢管座长期过热爆破。本条款规定用光谱分析验证,区别碳钢与合金钢材料(包括母材、焊材),避免不应该发生的材料混用。

4.5.4 无损检测
4.5.4.1 无损检测基本方法

无损检测方法主要包括射线、超声、磁粉、渗透、涡流等检测方法。制造单位应当根据设计、工艺及其相关技术条件选择检测方法,并且制订相应的检测工艺。

当选用超声衍射时差法(TOFD)时,应当与脉冲回波法(PE)组合进行检测,检测结论以TOFD与PE方法的结果进行综合判定。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.4 无损检测

4.5.4.1 无损检测人员资格

无损检测人员应当按照相关安全技术规范进行考核,取得资格证书后,方可从事相应方法和技术等级的无损检测工作。

4.5.4.2 无损检测基本方法

无损检测方法主要包括射线(RT)、超声(UT)、磁粉(MT)、渗透(PT)、涡流(ET)等检测方法。制造单位应当根据设计、工艺及其相关技术条件选择检测方法并且制定相应的检测工艺。

当选用超声衍射时差法(TOFD)时,应当与脉冲回波法(PE)组合进行检测,检测结论以TOFD与PE方法的结果进行综合判定。

条款解释:本条款是对无损检测基本方法的规定。

删除了“4.5.4.1 无损检测人员资格

无损检测人员应当按照有关安全技术规范进行考核,取得资格证书后,方可从事相应方法和技术等级的无损检测工作。”内容。人员资质管理内容已在《特种设备无损检测人员考核与监督管理规则》内作出规定。

在《锅规》修订中,本条款完善了对无损检测基本方法的描述。一般来说,射线和超声检测主要用于承压设备的内部缺陷的检测;磁粉检测主要用于铁磁性材料制承压设备的表面和近表面缺陷的检测;渗透检测主要用于非多孔性金属材料和非金属材料制承压设备的表面开口缺陷的检测;涡流检测主要用于导电金属材料制承压设备表面和近表面缺陷的检测。由于各种检测方法都具有一定的特点,为提高检测结果可靠性,应根据设备材质、结构、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式,预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向,选择适宜的无损检测方法,正确选用适当的无损检测方法是重要的。

将无损检测方法的选择和具体操作,用文件进行规范化、系统化、标准化,这就是制定相应的检测工艺。

无损检测工艺包括:通用工艺规程和工艺卡。无损检测通用工艺规程应根据相关法规、产品标准、有关的技术文件和NB/T 47013的要求,并针对本单位的特点和检测能力进行编制。无损检测通用工艺规程应涵盖本单位产品的检测范围;无损检测通用工艺规程的编制、审核和批准应符合相关法规或标准的规定。

无损检测工艺卡:实施无损检测的人员,应按无损检测工艺卡进行操作。无损检测工艺卡应根据无损检测通用工艺规程、具体产品标准、有关的技术文件和 NB/T 47013的要求进行编制。无损检测工艺卡的编制、审核应符合相关法规或标准的规定。

条款中,明确允许锅炉受压部件采用TOFD方法进行检测,并规定了使用方法及条件。但此方法仅限于全焊透的对接接头检测。

TOFD (Time of Flight Diffraction) 是利用超声波衍射波的一种检测方法,历经国质检特函(2007)402号文(2007.6.7实施)规定、质检特函〔2009〕89号关于《固定式压力容器安全技术监察规程》的实施意见,现在已列入NB/T 47013标准。

4.5.4.2 无损检测标准

锅炉受压元件无损检测方法应当符合NB/T 47013《承压设备无损检测》的要求。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.4.3 无损检测标准

锅炉受压部件无损检测方法应当符合NB/T 47013(JB/T 4730)《承压设备无损检测》的要求。管子对接接头X射线实时成像,应当符合相应技术规定。

条款解释:本条款是对无损检测标准的规定。

修改内容:删除了“管子对接接头X射线实时成像,应当符合相应技术规定”。因实时成像已列入NB/T 47013标准。

4.5.4.3 无损检测技术等级及焊接接头质量等级

(1)锅炉受压元件焊接接头的射线检测技术等级不低于AB级,焊接接头质量等级不低于Ⅱ级;

(2)锅炉受压元件焊接接头的超声检测技术等级不低于B级,焊接接头质量等级不低于Ⅰ级;

(3)锅炉受压元件焊接接头的衍射时差法超声检测技术等级不低于B级,焊接接头质量等级不低于Ⅱ级;

(4)表面检测的焊接接头质量等级不低于Ⅰ级。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5.4.4 无损检测技术等级及焊接接头质量等级(略)

条款解释:本条款是对无损检测技术等级及焊接接头质量等级的规定。

在NB/T 47013中:

射线检测技术分为三级:A级——低灵敏度技术;AB级——中灵敏度技术;B级——高灵敏度技术。

根据对接接头中存在的缺陷性质、数量和密集程度,其质量等级可划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级;

超声检测技术分为A、B、C三级:焊接接头质量等级分为:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级;

表面检测的焊接接头质量等级分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级。

这种对无损检测技术等级及焊接接头质量等级的规定的思路,是80版、87版、96版《蒸规》和12版《锅规》历史的延续,锅炉行业已习惯而无异议。如改变,易引起不必要的混乱,故仍保留原来的规定。

4.5.4.4 无损检测时机

焊接接头的无损检测应当在形状尺寸和外观质量检查合格后进行,并且遵循以下原则:

(1)有延迟裂纹倾向材料的焊接接头应当在焊接完成24h后进行无损检测;

(2)有再热裂纹倾向材料的焊接接头,应当在最终热处理后进行表面无损检测复验;

(3)封头(管板)、波形炉胆、下脚圈的拼接接头的无损检测应当在成型后进行;如果成型前进行无损检测,则应当于成型后在小圆弧过渡区域再次进行无损检测。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.4.5 无损检测时机

焊接接头的无损检测应当在形状尺寸和外观质量检查合格后进行,并且遵循以下原则:

(1)有延迟裂纹倾向的材料应当在焊接完成24h后进行无损检测;

(2)有再热裂纹倾向材料的焊接接头,应当在最终热处理后进行表面无损检测复验;

(3)封头(管板)、波形炉胆、下脚圈的拼接接头的无损检测应当在成型后进行,如果成型前进行无损检测,则应当于成型后在小圆弧过渡区域再做无损检测;

(4)电渣焊焊接接头应当在正火后进行超声检测。

条款解释:本条款是对焊接接头进行无损检测的时机的规定。

1.修改内容:鉴于国内锅炉制造厂已不采用电渣焊,修改中删除了“电渣焊焊接接头应当在正火后进行超声检测”的规定;将“有延迟裂纹倾向的材料”改为“有延迟裂纹倾向的材料的焊接接头”。

2.延迟裂纹是在焊接冷却后延迟一段时间再出现的裂纹,是冷裂纹中的一种。主要出现在焊缝的热影响区,且多数与熔合线平行。常见的延迟裂纹3种状态:(1)焊趾裂纹;(2)焊道下裂纹;(3)焊缝根部裂纹。

材料的淬硬倾向、焊接接头的含氢量、拘束应力状态,这是中高强度低合金钢产生延迟裂纹的3个要素。其中关键性的是含氢量。焊缝中的氢是在潮湿气氛中焊接时在高温下氢以原子状态溶入焊缝金属的,冷却后,钢对氢的溶解度变小,氢原子聚集成分子,已无法逸出焊缝,便形成巨大的内应力,致使裂纹开裂。断面上常有白色斑点,称为氢白点。因此延迟裂纹也称为氢致裂纹。焊接接头的无损检测时机,对有延迟裂纹倾向的材料应当在焊后一段时间不再出现裂纹的情况进行。如12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、12Cr3MoVSiTiB……等低合金耐热钢,在焊接过程中容易形成淬硬性组织,而且氢富集于焊缝之中,再加上焊接形成的残余应力,焊后几天甚至几小时将会在焊缝及附近产生裂纹,称为延迟裂纹。一般经验认为:当C当量>0.6%时,钢材的淬硬倾向强,属于较难焊的材料,需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。此外,还要受钢板厚度,焊后残余应力,氢含量等因素的影响。

3.再热裂纹为焊后焊件在一定温度范围内再次加热而产生的裂纹。焊后焊件在一定温度范围内再次加热(消除应力热处理或其他加热过程)而产生的裂纹称为再热裂纹。再热裂纹通常发生在熔合线附近的粗晶区中,从焊趾部位开始,延向细晶区停止。钢中Cr、Mo、V、Nb、Ti等元素会促使形成再热裂纹,焊接接头的无损检测时机,对有再热裂纹倾向材料的焊接接头,应当在最终热处理后进行表面无损检测复验。

4.对于封头(管板)、波形炉胆、下脚圈的拼接接头应在加工成型后进行。因管板等冲压之前在弯曲部位的拼接焊缝中,如有气孔可能未超标,但在冲压之后,气孔将被拉长就可能超过标准。焊缝的缺陷应以最终缺陷做为评定质量。如在加工成型前进行,成型后应在小圆弧过渡区域再做无损检测,防止漏检。

4.5.4.5 无损检测选用方法和比例

(1)蒸汽、热水锅炉受压元件焊接接头的无损检测方法及比例应当符合表4-1的要求;

表4-1 蒸汽、热水锅炉无损检测方法及比例

注4-2:壁厚小于20mm的焊接接头应当采用射线检测方法;壁厚大于或者等于20mm时,可以采用超声检测方法。超声检测宜采用可记录的超声检测仪,否则应当附加20%局部射线检测。

注4-3:水温低于100℃的省煤器受热面管可以不进行无损检测。

注4-4:水温低于100℃的给水管道可以不进行无损检测。

(2)有机热载体锅炉承压本体及承压部件无损检测比例及方法应当符合表4-2的要求;

表4-2 有机热载体锅炉无损检测方法及比例

(3)蒸汽锅炉、B级以上(含B级)热水锅炉和承压有机热载体锅炉的管子或者管道与无直段弯头的焊接接头,应当进行100%射线或者超声检测。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.4.6 无损检测选用方法和比例

(1)蒸汽锅炉受压部件焊接接头的无损检测方法及比例应当符合表4-1的要求;

表4-1 蒸汽锅炉无损检测方法及比例

注4-1:壁厚小于20mm的焊接接头应当采用射线检测方法,壁厚大于或者等于20mm时可以采用超声检测方法,超声检测仪宜采用数字式可记录仪器,若采用模拟式超声检测仪,应当附加20%局部射线检测;

注4-2:水温低于100℃的给水管道可以不进行无损检测。

(2)B级及以上热水锅炉无损检测比例及方法应当符合表4-1中相应级别蒸汽锅炉要求,C级热水锅炉主要受压元件的主焊缝应当进行10%的射线或者超声检测;

(3)承压有机热载体锅炉的无损检测比例及方法应当符合表4-2要求,非承压有机热载体锅炉可以不进行无损检测。

表4-2 承压有机热载体锅炉无损检测方法及比例

(4)蒸汽锅炉、B级及以上热水锅炉和承压有机热载体锅炉的管子或者管道与无直段弯头的焊接接头应当进行100%射线或者超声检测。

条款解释:本条款是对焊接接头进行无损检测选用方法和比例的规定。

修改的内容:

1.将原《锅规》表4-1“蒸汽锅炉无损检测方法及比例”改为“蒸汽、热水锅炉无损检测方法及比例”,原来文字规定的描述,统一改为列表形式的描述;原《锅规》表4-2“承压有机热载体锅炉无损检测方法及比例”改为“有机热载体锅炉无损检测方法及比例”进行表述,以利于便捷使用。对于“C级热水锅炉主要受压元件的主焊缝应当进行10%的射线或者超声检测”内容已列入表4-1中,对未能列入表中的锅炉的管子或者管道与无直段弯头等的焊接接头无损检测方法和比例,用文字进行了补充描述。

2.将“额定蒸汽压力大于或等于3.8MPa的锅炉”、“额定蒸汽压力大于或等于2.5MPa但小于3.8MPa的锅炉”、“额定蒸汽压力大于0.4MPa但小于2.5MPa的锅炉”、“额定蒸汽压力大于0.1MPa但小于或等于0.4MPa的锅炉”、“额定蒸汽压力小于或等于0.1MPa的锅炉”分类,按照本规程第1章“锅炉设备级别”的规定,将蒸汽锅炉和热水锅炉划分为“A级”、“B级”、“C级”、“D级”;并对无损检测比例按级别作了适当调整。

3.将原《锅规》表4-1中“锅筒(锅壳)、启动(汽水)分离器的纵向和环向对接接头,封头(管板)、下脚圈的拼接接头以及集箱的纵向对接接头”改为“锅筒(壳)、启动(汽水)分离器及储水箱的纵向和环向对接接头,封头(管板)、下脚圈的拼接接头以及集箱的纵向对接接头”。增加了“储水箱的纵向和环向对接接头”。

4.将原《锅规》表4-1中“管子环向对接接头(受热面管子接触焊除外)”,对其中“(受热面管子接触焊除外)”,主要是采用接触焊(电阻焊、螺柱焊、摩擦焊)方法形成的对接接头,无法进行探伤。

5.本条款表4-1和表4-2对无损检测比例按级别作了适当调整;在表外用文字强调了“蒸汽锅炉、B级及以上热水锅炉和承压有机热载体锅炉的管子或者管道与无直段弯头的焊接接头应当进行100%射线或者超声检测”的规定。

6.锅筒、集箱上管接头的角接接头“外径大于108mm的全焊透结构的角接接头,100%超声检测;其他管接头的角接接头应当按照不少于接头数的20%表面无损检测”。主要是考虑到大型电站锅炉的管接头质量控制应当加强,另一方面,各大锅炉厂实际上也已经对这些管接头进行了无损检测。

7.根据本章第4.1条“锅炉制造单位对出厂的锅炉产品性能和制造质量负责”和第4.5.4.7条“进行局部无损检测的锅炉受压元件,制造单位也应当对未检测部分的质量负责”的要求,总体是保持了放宽无损检测比例。

4.5.4.6 局部无损检测

锅炉受压元件局部无损检测部位由制造单位确定,但是应当包括纵缝与环缝的相交对接接头部位。

经局部无损检测的焊接接头,如果在检测部位任意一端发现缺陷有延伸可能,应当在缺陷的延长方向进行补充检测。当发现超标缺陷时,应当在该缺陷两端的延伸部位各进行不少于200mm的补充检测,如仍然不合格,则应当对该条焊接接头进行全部检测。对不合格的管子对接接头,应当对该焊工当日焊接的管子对接接头进行抽查数量双倍数目的补充检测,如果仍然不合格,应当对该焊工当日全部接管焊接接头进行检测。

进行局部无损检测的锅炉受压元件,制造单位也应当对未检测部分的质量负责。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5.4.7 局部无损检测(略)

条款解释:本条款是对局部无损检测作出的规定。

1.锅炉受压部件局部无损检测部位由制造单位确定,但应当包括纵缝与环缝的相交对接接头部位。

2.对板-板对接焊缝,经局部检测“当发现超标缺陷时,应当在该缺陷两端的延伸部位各进行不少于200mm的补充检测”,取代过去“该条焊缝应做抽查数量的双倍数目的补充探伤检查”的规定;200mm的选取主要考虑常规片子长度是250mm,有效长度一般情况不低于200mm,因而用一张片子补探就可以了。

3.对管道与管子对接焊缝,局部无损检测查出不合格的管子对接接头,“应当对该焊工当日焊接的管子对接接头进行抽查数量双倍数目的补充检测”,如仍不合格,“应当对该焊工当日全部接管焊接接头进行检测”。

第一,板-板对接焊缝

(1)局部无损检测时,只要无损检测部位任意一端存在缺陷延伸的可能,应在缺陷延长方向部补充无损检测,以防止不允许缺陷的漏检。在无损检测部位的端部,有的缺陷按标准判断可能没有超标,但缺陷有延伸的可能,与端部相连的没有进行无损检测部分仍可能存在此种缺陷,像连续的气孔和连续夹渣,补充无损检测时,原未无损检测部分中的缺陷就有可能超标。因此,要在延长方向做补充无损检测。原无损检测方法是超声检测,补充无损检查时仍采用超声检测;原无损检测方法是射线检测,补充无损检测时仍采用射线检测。

(2)在缺陷延长方向做补充无损检测时,如发现有超标缺陷,说明焊接质量存在问题,需要加大无损检测比例,应在该缺陷两端的延伸部位各进行不少于200mm的补充检测。

(3)如仍有不合格,要对该条焊缝全部进行无损检测检查。说明此条焊缝的焊接质量问题较多,只好进行100%无损检测。

第二,管道与管子对接焊缝

做无损检测抽查发现不合格时的处理:不合格,首先对该焊工当日焊接的管子对接接头取抽查数目的双倍的补充检测;如仍发现不合格,则对焊工当日所焊的全部接管焊接接头进行无损检测检查。抽查的接头数量不管多少,只要有一个接头无损检测不合格(即不允许缺陷),则要取原抽查数量的双倍,而不是不合格接头数量的双倍。

局部无损检测虽然减少了无损检测的工作量,但并不意味着可以降低焊缝质量的要求;局部无损检测是对焊缝的抽查,并不免除焊缝存在质量问题的责任。制造单位应保证焊缝的100%的质量。

4.5.4.7 组合无损检测方法合格判定

锅炉受压元件如果采用多种无损检测方法进行检测,则应当按照各自验收标准进行评定,均合格后,方可认为无损检测合格。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5.4.8 组合无损检测方法合格判定(略)

条款解释:本条款是对采用多种无损检测方法的组合判定的规定。

锅炉受压部件如果采用多种无损检测方法进行检测,组合判定时,应按各自验收标准均合格者,方可认为焊缝探伤合格。即:都合格才算焊缝质量合格。

NB/T47013《承压设备无损检测》也规定,当采用两种或两种以上的检测方法对承压设备的同一部位进行检测时,应按各自的方法评定级别。采用同种检测方法按不同检测工艺进行检测时,如果检测结果不一致,应以危险度大的评定级别为准。

4.5.4.8 无损检测报告的管理

制造单位应当妥善保管无损检测的工艺卡、原始记录、报告、检测部位图、射线底片、光盘或者电子文档等资料(含缺陷返修记录),其保存期限不少于7年。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.4.9 无损检测报告的管理

制造单位应当如实填写无损检测记录,正确签发无损检测报告,妥善保管无损检测的工艺卡、原始记录、报告、检测部位图、射线底片、光盘或者电子文档等资料(含缺陷返修记录),其保存期限不少于7年。

条款解释:本条款是对无损检测报告的管理的规定;

修改内容有:本条款着重对无损检测档案的要求,根据征求意见删除了“如实填写无损检测记录,正确签发无损检测报告”用语。

“保存期限不少于7年”,与NB/T 47013的“检测记录和报告等保存期不得少于7年”要求一致起来。

无损检测报告的内容包括检测方法、检测比例、检测的位置、检测结果和质量分级情况,无损检测记录和报告是产品焊接质量重要的原始技术资料,一方面可以评价一个生产企业的生产技术和管理水平,同时也是进行分析焊接质量事故的技术依据。

4.5.5 力学性能检验
4.5.5.1 焊制产品焊接试件的基本要求

为检验产品焊接接头的力学性能,应当焊制产品焊接试件。焊接质量稳定的制造单位,经过技术负责人批准,可以免做焊接试件。但属于下列情况之一的,应当制作纵缝焊接试件:

(1)制造单位按照新焊接工艺规程制造的前5台锅炉;

(2)用合金钢(碳锰钢除外)制作并且工艺要求进行热处理的锅筒或者集箱类部件;

(3)设计要求制作焊接试件。

条款说明:条款中修改了文字,仍然保持了原条款的主体内容。

原《锅规》:4.5.5 力学性能检验

4.5.5.1 焊制产品焊接试件的基本要求

为检验产品焊接接头的力学性能,应当焊制产品焊接试件,对于焊接质量稳定的制造单位,经过技术负责人批准,可以免做焊接试件。但属于下列情况之一的,应当制作纵缝焊接试件:

(1)制造单位按照新焊接工艺制造的前5台锅炉的;

(2)用合金钢制作的以及工艺要求进行热处理的锅筒或者集箱类部件的;

(3) 锅炉设计图样要求制作焊接试件的。

条款解释:本条款是对焊制产品焊接试件的基本要求。

修改的内容:将“用合金钢制作的以及工艺要求进行热处理的锅筒或者集箱类部件的”,修改为“用合金钢(碳锰钢除外)制作并且工艺要求进行热处理的锅筒或者集箱类部件的”;将“锅炉设计图样要求制作焊接试件的”,修改为“设计要求制作焊接试件的”。由于碳锰钢材料焊接性能整体较好,多年来产品试板质量稳定,在确保锅炉产品质量的前提下减少碳锰钢产品焊接试板。

4.5.5.2 焊接试件制作

(1)每个锅筒(壳)、集箱类部件纵缝应当制作一块焊接试件,纵缝焊接试件应当作为产品纵缝的延长部分焊接;

(2)产品焊接试件应当由焊接该产品的焊工焊接,试件材料、焊接材料和工艺条件等应当与所代表的产品相同,试件焊成后应当打上焊工和检验员代号钢印;

(3)需要热处理时,试件应当与所代表的产品同炉热处理;

(4)焊接试件的数量、尺寸应当满足检验和复验所需要试样的制备。

条款说明:内容是保留条款,文字上删除了电渣焊(国内已不用)。

原《锅规》:4.5.5.2 焊接试件制作

(1)每个锅筒(锅壳)、集箱类部件纵缝应当制作一块焊接试件,纵缝焊接试件应当作为产品纵缝的延长部分焊接(电渣焊除外);

(2)产品焊接试件应当由焊接该产品的焊工焊接,试件材料、焊接材料和工艺条件等应当与所代表的产品相同,试件焊成后应当打上焊工和检验员代号钢印;

(3)需要热处理时,试件应当与所代表的产品同炉热处理;

(4)焊接试件的数量、尺寸应当满足检验和复验所需要试样的制备。

条款解释:本条款是对产品焊接试件制备的要求。

1.产品的纵向焊接试件的制取应是纵向焊缝的延长部分,也就是与纵向焊缝连续焊下来,使其试件的力学性能代表产品接头的力学性能。制备时,可将检查试板,放在纵向焊缝的起弧端,或放在纵向焊缝的收弧端。采用单独焊制纵向检查试板,不能代表产品接头的力学性能。纵向焊接试件与锅筒(壳)连接示意图见释图4-16。

释图4-16 纵向焊接试件与锅筒(壳)连接示意图

2.产品焊接试件,应由焊制产品的焊工进行焊接,而且试件材料、焊接材料、焊接设备和工艺条件应与所代表的产品相同;试件焊成后应当打上焊工和检验员代号钢印;以利于产品质量的追踪。

3.热处理设备和规范对焊接接头力学性能有直接的影响。因此修改为试件应当与所代表的产品同炉热处理,即满足同热处理设备和同规范的要求。

4.焊接试件的数量、尺寸应当满足检验和复验所需要试样的制备。这是一个原则要求,更具体的技术要求,应由相应技术规范作出规定。

4.5.5.3 试样制取和性能检验

(1)焊接试件经过外观和无损检测检查后,在合格部位制取试样;

(2)焊接试件上制取试样的力学性能检验类别、试样数量、取样和加工要求、试验方法、合格指标及复验应当符合NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》,同时锅筒、集箱类部件纵缝还应当按照本规程4.3.2.2、4.3.2.3的有关规定进行全焊缝拉伸检验和冲击试验。

条款说明:修改条款。

原《锅规》:4.5.5.3 试样制取和性能检验

(1)焊接试件经过外观和无损检测检查后,在合格部位制取试样;

(2)焊接试件上制取试样的力学性能检验类别、试样数量、取样和加工要求、试验方法、合格指标及复验应当符合NB/T 47016(JB/T 4744)《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》,同时锅筒、集箱类部件纵缝还应当按照本规程4.3.2.2、4.3.2.3的有关规定进行全焊缝拉伸检验。

条款解释:本条款是对产品焊接试样制取和性能检验的规定。

修改内容:根据征求意见,增加了“冲击试验”的要求。

修改中仍然坚持遵循,“对接焊缝工艺试件各评定项目的合格标准,应与产品焊缝相同”精神,强调了“焊接试件上制取试样的力学性能检验类别、试样数量、取样和加工要求、试验方法、合格指标及复验应当符合NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》,同时锅筒、合金钢材料集箱类部件和管道纵缝还应当按照本规程4.3.2.2、4.3.2.3的有关规定进行全焊缝拉伸检验和冲击试验”规定。

1.在条文中规定产品焊接试件“在合格部位制取试样”,以合格的要求作为试验的前提条件。产品的焊接试件与焊接工艺评定试件以及焊工考试试件是有区别的。由于目的不一样,其要求也不一样。产品焊接试件的目的是验证检查产品焊缝性能能否达到规定的要求。焊接工艺评定试件的目的是评定适用的合格焊接工艺。焊工考试试件的目的是经考试,评定出能正确执行焊接工艺的合格焊接操作人员。

对以上焊接试件均需进行破坏性试验,以检查焊接接头材料力学性能是否达到规定的要求。对于产品焊接试件,为避免试件焊缝缺陷的存在影响试验结果,造成对焊缝的力学性能难以判断,故应对试件焊缝进行外观和无损探伤检查,如存在不合格部位,可以返修,也可以不返修。不返修时,制取试样时应避开不合格部位。

2. NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》适用范围包括:承压设备(锅炉、压力容器和压力管道)产品焊接试件准备、试样制备、检验方法和合格指标。适用于钢制、铝制、钛制、铜制和镍制承压设备产品焊接试件的力学性能检验。产品焊接试件包含产品焊接试板、产品焊接试件,模拟环和鉴证环。但是,现有NB/T 47016标准的相关内容不能满足本《锅规》4.3.2.2“试件(试样)附加要求”的规定;尤其是“当板厚大于70mm时,应当取全焊缝金属拉力试样2个。试验方法和取样位置可以按照GB/T 2652《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》执行”。试验结果评定应符合本《锅规》4.3.2.3的规定,即“全焊缝金属拉力试样的试验结果应当满足母材规定的抗拉强度(Rm)、下屈服强度(ReL)或规定塑性延伸强度(Rp0.2)”。

为什么“当板厚大于70mm时,应当取全焊缝金属拉力试样2个”?

(1)是《锅规》历史的延续。自从有此规定以来,在锅炉制造历史上从未出现过空窗期。

(2)当板厚增加时,结构刚度变大,焊后残余应力也增大,焊缝中心将出现三向拉应力,这时,为避免产生焊接缺陷,需采取较高的预热温度和严格的工艺措施。

(3)由于厚度的增加,试样从1个,增加到2个;实施起来不是困难的事。

3.冲击试验

(1)4.5.5.1 焊制产品焊接试件的基本要求

“……应当制作纵缝焊接试件:……”本《锅规》取消了环向焊缝的产品控制试板的要求。

(2)“管道”施焊应作对接焊缝的工艺评定,但对管道产品焊接试样没有规定,故条款不应对管道焊缝提出进行冲击试验的要求。

(3)NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》中对“冲击试验”设置了条件,即“5.1 当承压设备相关规范、标准和设计文件对焊接接头有冲击试验要求时,产品焊接试件应进行冲击试验。”故在条款中应增加进行“冲击试验”规定。对冲击试样的制取和合格评定在 NB/T 47016中已做规定。

(4)对征求意见中提出标准中“缺少锅炉常用材料的冲击试验的合格标准”,积极建议NB/T 47016补充完善。

故将4.5.5.3(2)修改为:“焊接试件上制取试样的力学性能检验类别、试样数量、取样和加工要求、试验方法、合格指标及复验应当符合NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》,同时锅筒、集箱类部件纵缝还应当按照本规程4.3.2.2、4.3.2.3的有关规定进行全焊缝拉伸检验和冲击试验。”

4.本规程在产品焊接试样制取中,未规定金相检验。其考虑是:

(1)电站锅炉的主体用户——电力系统在焊接接头抽样检查要求中,对金相检验的要求已弱化;DL/T 869—2004《火力发电厂焊接技术规程》的第6.5.4条规定为“当合同或设计文件规定或验证需要时,应进行焊接接头的金相检验”;

(2)NB/T 47016《承压设备产品焊接试件的力学性能检验》无金相检验规定;

(3)在进行焊接工艺评定时进行了金相检验,如无金相缺陷,那么,按照相应的焊接工艺规范参数焊接的产品一般也不应出现金相缺陷;

(4)编制中,考虑到实际合金钢产品的焊接接头金相检验多为模拟试件,实际意义不大。

4.5.6 水压试验
4.5.6.1 基本要求

(1)锅炉受压元件应当在无损检测和热处理后进行水压试验;

(2)水压试验场地应当有可靠的安全防护设施;

(3)水压试验应当在环境温度高于或者等于5℃时进行,低于5℃时应当有防冻措施;

(4)水压试验所用的水应当是洁净水,水温应当保持高于周围露点温度以防表面结露,但也不宜温度过高以防止引起汽化和过大的温差应力;

(5)合金钢受压元件的水压试验水温应当高于所用钢种的脆性转变温度,一般为20℃~70℃;

(6)奥氏体受压元件水压试验时,应当控制水中的氯离子含量不超过25mg/L,如不能满足要求,水压试验后应当立即将水渍去除干净。

条款说明:主体内容是保留条款。

原《锅规》:4.5.6 水压试验(略)

条款解释:本条款是对进行水压试验的基本要求。

“水压试验”整个内容分为:

(1)基本要求(4.5.6.1);

(2)水压试验试验压力和保压时间(4.5.6.2);

(3)水压试验过程控制(4.5.6.3);

(4)水压试验合格要求(4.5.6.4)。

本条款规定的水压试验是对焊接质量检查的最后一个项目,应当在无损检测和热处理后进行。通过水压试验可以发现涉及影响锅炉的安全运行的焊接缺陷,检查焊缝严密性和强度。对于出厂的焊制锅炉,应在制造单位进行水压试验;除本规程第4.5.6.2.2条款中注4-6(在制造单位内可以不单独进行水压试验)的规定外,对于散装出厂的焊制锅炉部件均应在无损检测和热处理后进行水压试验。

水压试验场地,应当有可靠的安全防护设施,很重要。水压试验远没有一般人们想象的那样安全。国内出现过很多起水压试验过程中发生的设备损坏和人身伤亡事故。事故说明水压试验是有风险的,为了最大程度地减少风险,水压试验的场地,对人和周围环境应当有可靠的安全防护设施。

水压试验周围气温的要求,一般不低于5℃,如低于5℃应有防冻措施。周围气温太低,除防止设备受冻而损坏外,更重要的是在水压试验检查渗漏时,渗漏出(特别是微渗)的水极易结冻,检查时不易发现,所以当周围气温低于5℃时应有防冻措施。

水压试验水温低,要防止金属表面结露,结露易造成焊缝渗漏的假象,影响对水压试验的检查。结露就是指物体表面温度低于附近空气露点温度(空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度)时,表面出现冷凝水的现象。如在夏季,我们可看到有的水管道在天热时会出汗的现象。水压试验时,水温度低,造成锅炉的金属表面温度低于周围空气露点温度时,空气中的水蒸气遇冷,易凝结在金属表面上,造成结露,金属表面“出汗”。但是,水温不宜过高,主要是,防止产生过大的温差应力。再次是,防止因水温过高渗漏出的水易迅速蒸发汽化,影响对水压试验的检查与评定。

合金钢受压元件水压试验水温应高于所用钢种的脆性转变温度。钢材在低于某一温度时,其冲击功急剧下降的现象称为钢材冷脆现象。发生冷脆现象的温度称之为冷脆转变温度。我国曾经发生过在冬天进行水压试验时锅筒爆破的事故。同一钢种,因情况不同,冷脆转变温度也不同。冷脆转变温度与下列因素有关:缺陷的尖角越尖,转变温度越高;加载速度越快,转变温度越高;受压件越厚,转变温度越高;合金钢中的磷(P)含量越高,转变温度越高。冷脆转变温度越高,要求水压试验用水的温度相对要高。水压时,用水温度低于所用钢种的脆性转变温度则易造成锅炉设备的损坏。本条款增加了“一般为20~70℃”的具体技术规定。

水压试验所用的水应当是洁净水,这是对水质的要求。奥氏体钢一般有较高的抗晶体腐蚀能力,但是,水中氢氧化钠(NaOH)和氯离子(Cl-)含量较高时,在应力作用下也将产生腐蚀裂纹。所以规程规定,应当控制水中的氯离子含量不超过25mg/L。水压试验合格后,应当立即将水渍去除干净。

4.5.6.2 水压试验压力和保压时间

水压试验时,受压元件的薄膜应力应当不超过元件材料在试验温度下屈服点的90%。水压试验压力及保压时间应当符合本条要求。

4.5.6.2.1 整体水压试验

整体水压试验保压时间为20min,试验压力按照表4-3的规定执行。

表4-3 水压试验压力

注4-5:表4-3中的锅炉本体的水压试验,不包括本表中的再热器和铸铁省煤器。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5.6.2 水压试验压力和保压时间(略)

条款解释:本条款是对锅炉整体水压试验中的试验压力和保压时间的规定。

1.修改内容:文字修改,将“锅筒(锅壳)”改为“锅筒(壳)”。根据大锅炉制造厂的反馈修改意见,将直流锅炉本体的试验压力,由“介质出口压力的1.25倍,且不低于省煤器进口压力的1.1倍。”修改为“介质出口工作压力的1.25倍,且不低于省煤器进口工作压力的1.1倍。”

2.水压试验时,受压元件的薄膜应力不得超过元件材料在试验温度下屈服点的90%。这一规定主要是对受压元件强度的考核。水压试验时,锅炉承压元件不得发生屈服现象。我国早在60年版规程和65年版规程中,就规定为受压元件应力不超过在试验温度下屈服点的80%;80年版至96版规程根据国外一些国家的规定改为不超过屈服点的90%。本条款保留此规定。

3.参考国外一些规范,在试验压力下保压时间均比我国规程现行规定的时间长。德国TRD《蒸汽锅炉技术规程》为30分钟;ISO5730《焊接结构固定式锅壳锅炉》也为30分钟,欧共体为30分钟,前苏联为10分钟。本条款对水压试验压力和保压时间保留了历史的连续性,基本未做变动。

4.本规定对水压试验压力的分挡,各分挡相互之间保持连续性,如下表所示。

4.5.6.2.2 零部件水压试验

(1)以部件型式出厂的锅筒、启动(汽水)分离器及其储水箱,为其工作压力的1.25倍,并且不低于其所对应的锅炉本体水压试验压力,保压时间至少为20min;

(2)散件出厂锅炉的集箱类部件,为其工作压力的1.5倍,保压时间至少为5min;

(3)对接焊接的受热面管子及其他受压管件,为其工作压力的1.5倍,保压时间至少为10s~20s;

(4)受热面管与集箱焊接的部件为其工作压力的1.5倍,保压时间至少为5min。

注4-6:敞口集箱(含带有三通的集箱)、无成排受热面管接头以及内孔焊封底的成排管接头的集箱、启动(汽水)分离器及储水箱、管道、减温器、分配集箱等部件,其所有焊缝经过100%无损检测合格,以及对接焊接的受热面管及其他受压管件经过氩弧焊打底并且100%无损检测合格,能够确保焊接质量,在制造单位内可以不单独进行水压试验。

条款说明:修改条款,条款标题“零、部件水压试验”改为“零部件水压试验”。将“受热面组件”明确改为“受热面管与集箱焊接的部件”。

原《锅规》:4.5.6.2.2 零、部件水压试验

(1)以部件型式出厂的锅筒、启动(汽水)分离器和汽水分离器为其工作压力的1.25倍,保压时间至少为20min;

(2)散件出厂锅炉的集箱类部件为其工作压力的1.5倍,保压时间至少为5min;

(3)对接焊接的受热面管子及其他受压管件为其工作压力的1.5倍,保压时间至少为10~20s;

(4)受热面组件为其工作压力的1.5倍,保压时间至少为5min。

注4-3:敞口集箱、无成排受热面管接头以及内孔焊封底的成排管接头的集箱、启动(汽水)分离器、管道、储水箱、减温器、分配集箱等部件,其所有焊缝经过100%无损检测合格,以及对接焊接的受热面管及其他受压管件经过氩弧焊打底并且100%无损检测合格,能够确保焊接质量,在制造单位内可以不单独进行水压试验。

条款解释:本条款是对锅炉零部件水压试验的规定。

(1)修改内容有:将“以部件型式出厂的锅筒……为其工作压力的1.25倍,保压时间至少为20min;”,改为“以部件型式出厂的锅筒……为其工作压力的1.25倍,并且不低于其所对应的锅炉本体水压试验压力,保压时间至少为20min;”,增加了“并且不低于其所对应的锅炉本体水压试验压力”的要求。

理由:如1.25MPa的锅炉,整装出厂时锅炉水压试验是pT=1.25+0.4=1.65MPa;而以部件型式出厂锅筒试验压力为pT=1.25×1.25 =1.56MPa。这样会发生以部件型式出厂锅筒的试验压力1.56MPa,低于锅炉整体安装后的试验压力1.65MPa,这种不合理情况,修改后的条文纠正了这种不合理的情况。

(2)在《锅规》历史上,“对接焊接的受热面管子及其他受压管件,应在制造单位逐根逐件进行水压试验,试验压力应为元件工作压力的2倍”,而对于“额定蒸汽压力大于或等于13.7MPa的锅炉,此试验的压力可为1.5倍”,造成超高压锅炉与超压锅炉的焊接的受热面管子及其他受压管件水压试验要求不统一的局面,故根据征求意见统一改为“对接焊接的受热面管子及其他受压管件为其工作压力的1.5倍”。

(3)4.5.6.2.2“注4-6”是新规程进一步作出有条件的适当放宽。即所有焊缝经过100%无损检测合格,能够确保焊接质量;对接焊接的受热面管及其他受压管件还要求经过氩弧焊打底;在制造单位内可以不单独进行水压试验,到安装现场应与锅炉本体同时进行水压试验。

(4)不能满足本条款规定的锅炉受压元件均应在制造单位内逐根或逐件地完成水压试验。

4.5.6.3 水压试验过程控制

进行水压试验时,水压应当缓慢地升降。当水压上升到工作压力时,应当暂停升压,检查有无漏水或者异常现象,然后再升压到试验压力,达到保压时间后,降到工作压力进行检查。检查期间压力应当保持不变。

条款说明:保留条款。

原《锅规》:4.5.6.3 水压试验过程控制

进行水压试验时,水压应当缓慢地升降。当水压上升到工作压力时,应当暂停升压,检查有无漏水或者异常现象,然后再升压到试验压力,达到保压时间后,降到工作压力进行检查。检查期间压力应当保持不变。

条款解释:本条款是对水压试验过程进行控制的要求;

条款规定:缓慢升压,在水压试验中,主要防止受压元件应力上升太快,易使锅炉的使用性能受到损伤。升到工作压力后,需暂停升压,检查各个连接部位有无渗漏,特别是关注法兰连接处;然后,再升到试验压力,达到保压时间[锅炉整体水压试验保压时间为20min;以部件出厂的锅筒、启动(汽水)分离器和汽水分离器保压时间至少为20min;集箱类部件保压时间至少为5min;对接焊接的受热面管子及其他受压管件保压时间至少为10~20s;受热面管与集箱焊接的部件保压时间至少为5min]后,降到工作压力进行检查。检查期间,如未发生渗漏,则锅炉压力应当保持不变。

4.5.6.4 水压试验合格要求

(1)在受压元件金属壁和焊缝上没有水珠和水雾;

(2)当降到工作压力后胀口处不滴水珠;

(3)铸铁锅炉、铸铝锅炉锅片的密封处在降到额定工作压力后不滴水珠;

(4)水压试验后,没有发现明显残余变形。

条款说明:保留条款。仅将原条款中“铸铁锅炉锅片”改为“铸铁锅炉、铸铝锅炉锅片”。

原《锅规》:4.5.6.4 水压试验合格要求(略)

条款解释:本条款是对水压试验合格标准的规定。

水压试验合格标准包括各种连接部位的密封性能和受压元件的强度。在金属表面主要是在焊缝处附近,没有水珠或水雾,或胀口部位不滴水珠,说明连接部位是严密的。水压试验后受压元件没有发现残余变形,也就是说在水压试验时受压元件产生的薄膜应力未超过材料的屈服点。

4.6 出厂资料、金属铭牌和标记

4.6.1 出厂资料

产品出厂时,锅炉制造单位应当提供与安全有关的技术资料,资料至少包括以下内容:

(1)锅炉图样(包括总图、安装图和主要受压元件图);

(2)受压元件的强度计算书或者计算结果汇总表;

(3)安全阀排放量的计算书或者计算结果汇总表;

(4)热力计算书或者热力计算结果汇总表;

(5)烟风阻力计算书或者计算结果汇总表;

(6) 锅炉质量证明书,包括产品合格证(含锅炉产品数据表,见附件B 及附表b)、金属材料证明、焊接质量证明和水(耐)压试验证明等;

(7) 锅炉安装说明书和使用说明书;

(8) 受压元件与设计文件不符的变更资料;

(9) 热水锅炉的水流程图及水动力计算书或者计算结果汇总表(自然循环的锅壳式锅炉除外);

(10)有机热载体锅炉的介质流程图和液膜温度计算书或者计算结果汇总表。

产品合格证上应当有检验责任工程师、质量保证工程师签章和产品质量检验专用章(或单位公章)。

4.6.2 A级锅炉出厂资料

对于A级锅炉,除满足本规程4.6.1有关要求外,还应当提供以下技术资料:

(1) 过热器、再热器壁温计算书或者计算结果汇总表;

(2) 热膨胀系统图;

(3) 高压以上锅炉水循环(含汽水阻力)计算书或者计算结果汇总表;

(4) 高压以上锅炉汽水系统图;

(5) 高压以上锅炉各项安全保护装置整定值。

电站锅炉机组整套启动验收前,锅炉制造单位应当提供完整的锅炉出厂技术资料。

条款说明:修改条款。

根据征求意见将“单位公章”改为“产品质量检验专用章(或单位公章)”;出厂资料包含的内容增加“附表b”的描述。

根据节能环保的要求,出厂资料增加如下两条:“热力计算书或者热力计算结果汇总表”和“烟风阻力计算书或者计算结果汇总表”。

原《锅规》:4.6 出厂资料、金属铭牌和标记

4.6.1 出厂资料

产品出厂时,锅炉制造单位应当提供与安全有关的技术资料,资料至少包括以下内容:

(1)锅炉图样(包括总图、安装图和主要受压部件图);

(2)受压元件的强度计算书或者计算结果汇总表;

(3)安全阀排放量的计算书或者计算结果汇总表;

(4)锅炉质量证明书,包括产品合格证(含锅炉产品数据表,见附件A)、金属材料证明、焊接质量证明和水(耐)压试验证明等;

(5)锅炉安装说明书和使用说明书;

(6)受压元件与设计文件不符的变更资料;

(7)热水锅炉的水流程图及水动力计算书或者计算结果汇总表(自然循环的锅壳式锅炉除外);

(8)有机热载体锅炉的介质流程图和液膜温度计算书或者计算结果汇总表。

产品合格证上应当有检验责任工程师和质量保证工程师签章和单位公章。

4.6.2 A级锅炉出厂资料

对于A级锅炉,除满足本规程4.6.1有关要求外,还应当提供以下技术资料:

(1)锅炉热力计算书或者热力计算结果汇总表;

(2)过热器、再热器壁温计算书或者计算结果汇总表;

(3)烟风阻力计算书或者计算结果汇总表;

(4)热膨胀系统图;

(5)高压及以上锅炉水循环(包括汽水阻力)计算书或者计算结果汇总表;

(6)高压及以上锅炉汽水系统图;

(7)高压及以上锅炉各项安全保护装置整定值。

电站锅炉机组整套启动验收前,锅炉制造单位应当提供完整的锅炉出厂技术资料。

条款解释:本条款是对锅炉产品出厂资料的规定。

(1)锅炉出厂时所带的技术资料是与安全有关的技术资料,这些资料是锅炉登记建档所必须的。有了这些技术资料,既可以检查锅炉的设计、制造是否符合有关规程、规范和标准以及节能环保的要求,也便于锅炉的安装与使用管理。锅炉在运行中一旦发生故障或事故,这些技术资料有助于故障或事故原因的分析。

根据锅炉额定蒸汽压力不同,对锅炉出厂所带的技术资料也有不同的要求;

对热水锅炉应提供水流程图及水动力计算书,以便建立供热系统的水压图;

对有机热载体锅炉应提供介质流程图和液膜温度计算书;

对于中压锅炉、低压锅炉所应带的技术资料,还应有热力计算、烟风阻力计算等资料;

对于高压及以上的锅炉,除中、低压锅炉所带的技术资料外,还应有过热和再热器的壁温计算、水循环计算资料、热膨胀系统图、汽水系统图及安全保护装置的整定值。

这些技术资料对于锅炉的安全质量至关重要。

(2)计算项目除要求计算书外,还允许采用计算结果汇总表代替。近年来,由于IT行业的迅速发展,计算机在锅炉设计中应用越来越广泛。过去,锅炉设计中的计算基本是人工进行的。现在,许多计算标准都开发成了计算软件,将所需数据录入计算机,具体计算工作由计算机完成。计算机打出来的仅是计算结果,一般不给出具体计算过程。对这种由计算机计算出来的计算结果应以法规的形式予以确认。

(3)产品合格证上应当有检验责任工程师、质量保证工程师签章和锅炉产品质量检验专用章(或单位公章)。

4.6.3 产品铭牌

锅炉产品应当在明显的位置装设金属铭牌,铭牌上至少载明下列项目:

(1)制造单位名称;

(2)锅炉型号;

(3)设备代码(见附件C);

(4)产品编号;

(5)额定蒸发量(t/h)或者额定热功率(MW);

(6)额定工作压力(MPa);

(7)额定蒸汽温度(℃)或者额定出口、进口水(油)温度(℃);

(8)再热蒸汽进口、出口温度(℃)及进口、出口压力(MPa);

(9)锅炉制造许可证级别和编号;

(10) 制造日期(年、月)。

铭牌上应当留有打制造监督检验标志的位置。

4.6.4 受压元件出厂标记

散件出厂的锅炉,应当在主要受压元件的封头、端盖或筒体适当位置上标注产品标记。

条款说明:主体内容是保留条款,文字做了修改。

原《锅规》:4.6.3 产品铭牌

锅炉产品应当在明显的位置装设金属铭牌,铭牌上至少应当载明下列项目:

(1)制造单位名称;

(2)锅炉型号;

(3)设备代码(见附件B);

(4)产品编号;

(5)额定蒸发量(t/h)或者额定热功率(MW);

(6)额定工作压力(MPa);

(7)额定蒸汽温度(℃)或者额定出口、进口水(油)温度(℃);

(8)再热蒸汽进口、出口温度(℃)及进口、出口压力(MPa);

(9)锅炉制造许可证级别和编号;

(10) 制造日期(年月)。

铭牌的右上角应当留有打制造监督检验标志的位置。

4.6.4 受压部件出厂标记

散件出厂的锅炉,应当在锅筒、过热器集箱、再热器集箱、水冷壁集箱、省煤器集箱以及减温器和启动(汽水)分离器等主要受压部件的封头或者端盖上标记该部件的名称(或者图号)、产品编号。

条款解释:第4.6.3、4.6.4条款分别是对锅炉产品铭牌和受压部件出厂标记的规定。

修改了“铭牌的右上角应当留有打制造监督检验标志的位置。”的强制限定要求;改为“铭牌上应当留有打制造监督检验标志的位置。”

根据征求意见,“受压元件出厂标记”中,删除了“锅筒、过热器集箱、再热器集箱、水冷壁集箱、省煤器集箱以及减温器和启动(汽水)分离器等”描述。条文修改为“散件出厂的锅炉,应当在主要受压元件的封头、端盖或筒体适当位置上标注产品标记”。