大型电站超临界燃煤锅炉设备监造中的质量控制

大型电站超临界燃煤锅炉设备监造中的质量控制

刘欢

广东天安工程监理有限公司广东广州510663

摘要：本文简要介绍了600MW等级超临界燃煤锅炉监造工作，重点介绍了质量控制方法和控制重点、经验和教训，为开展类似设备提供了一种参考。

关键词：大型电站超临界燃煤锅炉设备监造质量控制

某电厂“上大压小”改建工程2×660MW超临界燃煤发电机组的设计和施工监理、设备监造由我公司承揽，也是我公司承揽设备监造工作的首个600MW级工程。

《中华人民共和国特种设备安全法》将于2014年1月1日正式施行，国家将对锅炉、压力容器、压力管道等特种设备的设计、制造、安装、改造、修理等环节加强监督管理。现将在本工程锅炉监造过程中的质量控制方法、经验教训作简要介绍，以便从事火力发电厂设备监造工作的人员予以借鉴，不断努力，共同把好大型电站锅炉制造环节的质量关。

1、设备概况

某电厂“上大压小”改造工程2×660MW超临界燃煤发电机组，锅炉为超临界参数变压运行直流炉、单炉膛、切向燃烧、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型布置。

2、前期策划工作

2.1、组建项目监造机构和团队建设

为了完成好我公司首个600MW等级超临界燃煤锅炉的监造工作，从公司领导层和生产部门都非常重视，从公司内部抽调精兵强将组成了项目监理机构，任命了项目总监。

项目监理机构成立后，项目总监就着手进行前期策划工作，主要是熟悉锅炉采购合同和技术协议、物色驻厂监造人员。

锅炉设备监造人员除具备一定的专业知识、熟悉锅炉制造工艺流程外，还需具备一定的管理、协调能力。因监造工作的特殊性，大部分驻厂监造人员都是单兵作战，选用的人员还必须有强烈的责任心，工作认真负责。监造人员除需经过项目总监面试外，还需经过人事部门的甄选。这是项目总监在前期必须重视、花较大的精力来处理的首要事项。熟话说：用对了人，事情就成功了一半。

#1锅炉监造人员高峰期7人，#2锅炉监造人员高峰期8人，其中3人常驻锅炉厂，负责锅炉厂及其市内分包厂的监造工作，其它人员都安排在外省的分包厂，每个人各自负责不同的部件。这样，团队建设尤显重要。项目总监除对团队中的人员进行充分授权外，还要定期对他们的工作质量进行检查并进行绩效考核，奖优罚劣。团队应精简高效、既明确分工又团结协作，更应有良好的沟通氛围，心往一处想，劲往一处使，为实现共同的目标而努力。这样的团队，才是一个有效的团队。

2.2、签订三方监造协议

受业主的委托，根据业主与锅炉厂签订的技术协议，项目总监与锅炉厂就三方监造协议的内容进行了充分沟通，确定监造项目和见证方式，双方达成一致意见后送业主审核，经业主认可后，签订了锅炉三方监造协议。在协商过程中，既要坚持原则，又要根据实际情况来灵活处理一些问题。这是监理单位与制造厂建立有效沟通、双方相互了解、取得制造厂信任和支持的机会，总监必须认真准备。

2.3、编写监造细则，确定监造工作重点

由于该锅炉是特大型设备（外形尺寸46米×54米×90米），锅炉主要部件（分离器、集箱、三器一壁及各类管道等）的材料种类多，绝大部分受热面都是合金钢和耐热钢，焊接质量要求高；零部件数量、焊口数量、焊缝长度都很多，数以万计。受场地等因素影响，各部件制造完、发到现场后再进行组合、整装，而不能像汽轮机、发电机等设备可在制造厂内进行整装或通过出厂试验来验证设备制造质量；除中部螺旋水冷壁、过热器和再热器的联箱、高温过热器、高温再热器、减温器等主要部件由锅炉厂自己制造厂外，锅炉钢架、上部水冷壁、包墙过热器、H型省煤器、低温过热器和再热器等部件都采用分包方式，而分包厂分散、分包厂在全国各地区，参与锅炉制造的厂家和人员多、工艺路线长。这些不利因素都给质量控制工作带来了难度。

为了做好该工程锅炉的监造工作，项目总监认真组织编写了锅炉监造实施细则，以指导锅炉监造工作的实施。在监造细则中，除明确必需认真抓好三方监造协议中见证点项目的质量外，还确定了如下质量控制工作指导原则。

（1）、突出抓“重点”，抓“关键”，抓“教训”。所谓抓“重点”：被列入“现场见证的W、H点”，是供方、需方、监造方三方共同确认的检测试验项目，直接显示设备制造质量，我监造人员自始至终在制造现场，监督检测试验方案的实施，见证检测试验结果，使各项检测试验的数据真实，符合相关技术标准。所谓抓“关键”：分离器、集箱、三器一壁的加工制作是锅炉制造中重要工艺过程，其每一道工序质量直接关系到锅炉运行性能和使用寿命，监造工程师实施重点跟踪，无论是否属监造项目，对制造过程中每一项检测、试验都不放过，直至制造全部完工。所谓抓“教训”：制造过程中有些工序未被列入监造项目，容易疏忽，但历史上有过教训，如集箱钻孔后去毛刺倒角及铁屑清除，焊接后去毛刺打磨产生铁屑的清除，以及集箱内部如遗留焊渣、铁屑、磨头等杂物，在锅炉运行时有可能堵塞受热面节流进汽孔，可能使对应的受热面管子过热爆管。又如原材料表面微小裂纹、重皮、焊缝表面微小气孔、裂纹等。究其原因是制造时埋下的隐患，结果损害了客户利益。所以监造方对锅炉制造过程中薄弱环节和历史教训，给予了高度重视。

（2）、严格控制水压试验和通球（绳）试验过程。水压试验是检验受压部件的原材料及焊接质量，通球试验是检验受热面管子拼接焊时焊缝反面成型时有没有焊瘤、保证流通截面及内部清洁度的重要手段；集箱小管接头通绳则是检验集箱水压试验后割除水压塞盖时是否将水压塞盖掉进管接头内，也是检查集箱筒身角焊缝焊根处是否有焊瘤的重要手段。通过见证通球或通绳试验及其记录文件，可以最大限度地减少集箱内部遗留杂物，保证设备质量。

（3）、对集箱内部遗留杂物问题，监督制造厂实行四级控制，加强集箱各加工阶段的清理工作，在每一道可能产生铁屑的机加工工序结束后及时清理产生的杂物，并严格执行最后油漆前的通绳和内窥镜检查工序，监造工程师旁站监督，检查员作好记录，保证集箱内部清洁度。

3、监造工作实施过程中质量控制重点

监造工程师按照“锅炉监造三方协议”的有关内容，对分离器、集箱、受热面等主要部件实施质量监理。在开展设备监理工作中，查阅了与产品相关的设计图纸、工艺文件、技术标准和分包产品的生产作业计划。从投产到产成，认真开展了文件见证、现场见证、停工待检见证，重大试验和质量跟踪；在监造过程中发现质量问题及时要求制造厂进行处理，在实施质量控制的同时关注生产进度和交货进度，协助配合催交人员完成设备交货，使设备的交货尽量满足现场施工进度的要求。

3.1、质量体系审核

在设备监造过程中，监造工程师对制造厂和分包厂的质量体系、生产设备、操作人员资质、制造工艺、焊接工艺进行审查，了解制造厂的生产流程和设备的制造工艺。在设备生产时了解原材料的入厂情况，对原材料质量证明书及复验报告并进行了文件见证，对于焊工资质和无损检验人员的资质也进行了核实并做好见证记录。

(1)、由于电站锅炉是特大设备，本工程660MW机组单台锅炉主要部件（分离器、集箱、三器一壁及各类管道等），零部件数量、焊口数、焊缝长度都很多，数以万计，分包厂分散、分布在全国各地区、参与人员多、工艺路线长。产品质量不能只靠检验人员、监造人员把关，与质量有关的工作的关键在于全员参与，而这些除了人员的固有素质之外，就靠质量管理体系有效的运行。

锅炉厂的质量管理体系由质量管理部负责，各分厂设有专职质量管理员（质管员既受分厂管理又受质量管理部管理），大的质量问题由各分厂领导解决，一般质量问题由专职质量管理员处理，处理结果上报质量管理部并备案。质量管理体系运行正常，制造产品质量相对比较稳定。所有分包厂，都经过质量体系审核，由锅炉厂质量管理部管理、监督、检查。合格的才能成为锅炉厂合格分供方，并由分包管理部门派员进驻合格分包厂，分包厂整体素质比较高。

3.2、分包商资质的审查

锅炉厂对于分包产品的质量控制按照ISO9001标准要求，有效的控制监管。锅炉厂建立执行了合格分包厂商名册，制订了合格分包方按外部质量信息反馈分级、次数、损失大小，对分包方实行考核增删的规定，分包合同签订的要求以及分包方生产过程中质量监督办法：视不同的分包对象，有的设长期驻厂检查人员，有的则进行不定期巡视检查，重点针对关键工序、完工前的把关检查。

经监造工程师审查，各分包商的资质符合要求。

3.3、“人、机、料、法、环”五大因素的控制和检查

3.3.1、特殊工种人员资质的审查

在影响质量的“人、机、料、法、环”五大因素中，人的因素是首要的；合格的人员，是保证产品质量的首要因素。

首先审查从事焊接人员（手工焊、自动焊）的资质是否与从事的焊接项目相符，证件是否在有效期内；二是审查无损检测人员的资质是否与从事的检验项目相符，证件是否在有效期内,如：光谱、热处理、射线、超声波、磁粉、渗透等；三是审查从事质量管理的人员是否经过培训，是否持证上岗。虽然质量不是检查出来的，但是经过培训、合格的质量检查人员才具有发现问题的能力。

经审查，锅炉厂和各分包厂的焊接人员、无损检测人员与和质量管理人员等需持证上岗人员的证件符合要求，并在有效期内。

3.3.2、生产设备完好情况的检查

生产设备是否完好也是影响制造设备的质量的关键因素，因此对生产设备的完好性，应经常检查，必须保证生产设备的完好，只有这样才能保证设备的质量。如：水冷壁和包墙过热器为膜式密封结构，管子和扁钢采用MPM自动焊接。MPM焊接时，监造人员就在现场巡检，发现MPM焊缝质量不好，如链状气孔、断弧、焊缝高低不平、焊缝焊偏等。为此监造工程师曾多次和水冷壁分厂的领导研究，因锅炉厂的订单多，没时间停下对设备进行大修，只能采取加人、在检查员查出后再修补的措施，后期焊缝质量有所提高。

为防止不合格后管屏转入下道工序，监造人员和质检人员共同进行了检查，绝大部分的水冷壁管屏制造质量良好，焊缝成型符合相关标准的要求。但是在安装检查过程中也发现一些问题：部分水冷壁焊接质量较差，比如链状气孔、手工补焊处没打磨、形成焊缝高低不平等。

#1锅炉包墙过热器F002CEM001C441（正）：在检查中发现第6根偏弧约400mm长,第7根咬边深度约1.1mm、长1600mm，要求返修处理，处理后检查合格。

偏弧约400mm咬边深度约1.1mm、长1600mm

3.3.3、原材料质量的控制

监造工程师对原材料（含焊接材料）质量证明书、入厂复验报告、NDT报告等进行了文件见证；对分离器、贮水箱、集箱、三器一壁、管道、空气预热器、燃烧器等制造过程中进行了现场跟踪见证。

其中原材料的文件见证主要对设备的外购材料及外协件、配套件的质保书、对质保书中所列的各项性能指标进行检查，其中包括分离器、贮水箱、集箱、管道上的管接头、空气预热器、燃烧器等外协件材料，并在此基础上又审核了锅炉厂提供查阅的原材料入厂后复验的理化性能报告、热处理报告和探伤报告等各项数据，再次证明了原材料是合格的。

为了保证锅炉受热面的材料是合格产品，锅炉受热面的材料全部由锅炉厂采购，入厂复检合格后再发给各分包厂。

虽然经过了层层把关，但偶尔也能发现材料本身的缺陷，如：#1锅炉H型省煤器（图号F002EGB011C441、编号1202K10）管排X射线焊口检查时无意中发现焊口处管子母材裂纹,已换管处理。

母材裂纹割口已换下的双肋片管

3.3.4、焊接和热处理工艺的审查

焊接和热处理工艺是保证锅炉产品质量的重要因素之一。本工程2×660MW超临界燃煤锅炉是该锅炉厂生产的第123、124台600MW等级超临界燃煤锅炉，锅炉厂各种材料的焊接和热处理工艺是成熟的，我们的重点放在审查锅炉厂及分包厂的焊接和热处理工艺上。

经审查，锅炉厂及分包厂的焊接和热处理工艺符合要求。

3.3.5、环境的检查

锅炉钢架中的B、C、D大板梁因超高、超宽、超重，考虑到运输因素，锅炉钢架中的B、C、D大板梁设计成上、下叠梁的形式。就是这样，大板梁D上梁（最重件）的尺寸为34米×3.6米×1.8米、重量为105吨；大板梁B下梁（最轻件）的尺寸为34米×1.9米×1.1米、重量为47吨。在制造厂分开制作，分别检验合格后再将上、小叠梁组装，各种尺寸复查合格后再分开，单独喷砂、除锈、油漆后再分别装车、发运到现场。分包厂受场地和起吊设施的限制，只能在露天制作。焊接、热处理和喷砂、除锈、油漆工作，只能选择在天气晴好的日子，但还得作好应急措施。若控制不好，也会给设备留下质量隐患。

3.4、重视日常巡检工作

（1）、除实施质量见证外，还应以日常巡检的方式跟踪监造设备的质量状况及制造（分包）单位质量保证体系的运行状态。

制造的工艺过程和操作人员的操作过程行为往往带有很多不确定性（即使有明确规定但不一定按规定办），其中出现的问题往往不能通过见证方法发现。因此，巡检就显得十分重要，成为不可或缺的方式。

我们在监造过程中发现的质量问题大多数是在巡检过程中发现的。如：对#1锅炉下部低温再热器弯头弯制后检查时发现个别弯头内侧存在波浪度并采用电焊补焊，然后进行打磨至光滑过渡，这种现象已严重不符合规范要求。#1锅炉H型省煤器个别双肋鳍片在吊装过程中被碰撞变形、脱落；对#1锅炉上部低温再热器检查时发现坡口加工后铁屑未能及时进行清理，详见下图。监造工程师在巡检时发现这些质量问题后，及时通报给分包厂质量管理人员，责令立即整改，并制订防范措施。

铁屑未及时进行清理铁屑已进行清理

3.5、对部件的重要尺寸必须复查

监造工程师对部件重要尺寸必须复查，防止把尺寸偏差超标的部件出厂，把质量问题带到安装现场。有些质量问题，虽然在安装现场可处理，但安装现场受条件的限制，费工费时；有些质量问题，现场无法处理，只有返厂处理。这都会给业主和制造厂带来经济损失。在尺寸复查时，发现了下列质量问题。

（1）、#1锅炉大板梁C梁下梁：驻厂监造工程师与分包厂质量检查员一起在复查该梁的上拱度时发现：图纸要求下梁的上翼板是平的，下翼板上拱度23㎜以上，但焊接后上翼板下拱度实际为15㎜，下翼板上拱度实际为8㎜。驻厂厂监造工程师把该问题向总监进行了汇报，总监非常重视，安排公司焊接方面的专家到分包厂，与分包厂技术和质量管理人员一起，进行原因分析，制订纠正和预防措施。原因分析：下料是按照图纸的要求进行（上翼板是平的，下翼板上拱23㎜以上），而没有考虑到焊接的反变形，导致拱度减少15㎜左右。纠正措施：对C大板梁（叠梁）的下梁进行火焰校正。校正后，经分包厂各级质量人员检查验收合格后再通知监造工程师检查验收。预防措施：对D、B大板梁在下料时把拱度增大15㎜左右，D大板梁已经按照这种办法进行下料对接。由驻厂监造工程师跟踪纠正和预防措施的有效性，实践证明：纠正和预防措施可行、有效的。如：

长度短45mm将过渡管割下，重新加工坡口

3.6、与安装现场加强沟通，及时收集发现的质量缺陷，制订有效预防措施

因本工程的工程监理也由我公司承担，为我们及时了解安装过程中了解锅炉设备安装过程中发现的设备缺陷提供了便利条件。他们会及时向我们通报安装过程中发现的设备缺陷。如：#1锅炉第一层钢架安装时发现发运的第一车横梁端部角钢高强螺栓连接副摩擦面的喷砂处理的效果未达到锅炉厂设计图纸的要求（采用机械喷砂工艺）。项目总监及时向分包厂驻厂监造工程师通报了该缺陷，要求及时向分包厂反映，改进喷砂工艺，制造厂及时调整了喷砂处理工艺（先采用机械喷砂，对横梁端部角钢高强螺栓连接副摩擦面再采用手工喷砂工艺处理一次），这样就达到了锅炉厂设计图纸的要求。项目总监也2次到安装现场收集安装过程中发现的缺陷，听取业主的改进意见。然后把收集到的缺陷进行分类、分析，首先搞清楚：哪些是因为我们监造不到位而造成，哪些是因为制造厂设计、制造工艺方面的原因而造成。然后按分类发给各驻厂监造工程师、制造厂质量管理部门，大家共同采取措施，防止类似问题重复出现。目前#2锅炉受热面安装基本结束，在安装过程中未出现类似#1炉的设备缺陷，达到了防止类似质量问题重复发生的效果。

4、经验和教训

因监造人员的责任心、专业水平参差不齐，人员比较分散，大部分监造人员是单兵作战；锅炉设备分包较多，且比较分散，各分包厂对设备制造质量重视程度也不一，质量保证体系运行水平不一。这些给监造工作的质量管理带来较大的难度。虽然我们项目团队尽了很大的努力，在安装过程中也出现了一些制造质量缺陷，给安装现场造成了一定的影响，但令人欣慰的是没有把重大缺陷带到安装现场。目前#1锅炉已完成了168小时整套试运行，在试运过程中没有出现因制造质量而出现爆管等的质量问题，与我们严把制造质量关是分不开的。

针对#1锅炉制造过程中因我们监造工作不到位而出现的质量缺陷，必须正确对待，分析原因，及时采取应对措施，防止事态扩大；并且及时在项目团队内部给予通报，让其它监造人员吸取教训，防止类似问题重复发生。

参考文献：

1、《电力设备监造技术导则》(DL/T586-2008)

2、《设备工程监理规范》GB/T26429--2010

3、宋亚东《设备监理服务技能与实务-实践者的真知和经验》，清华大学出版社，2011年6月。