《设备监理》202301

发布时间:2023-3-27 | 杂志分类:其他
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《设备监理》202301

目 次 主 管 国家市场监督管理总局 主 办 中国特种设备检测研究院 中国设备监理协会 刊名题字 钱正英 顾 问 宋继红 郭汝斌 编委会主任 李 强 编委会副主任 许可达 钱仲裘 白德美 编委会委员 王建庭 江 华 刘凤奎 刘瑞华 (按姓氏笔画排序 ) 吕文学 孙东晓 孙 宁 汤紫德 许以俪 许松林 闫献军 余建国 宋亚东 张小毅 张汉亚 张丽英 张连营 张建梅 张瑞杰 李长燕 束国刚 辛海燕 陈 琳 杨新民 周 国 周丙涛 孟庆发 林逸川 金 洁 姚建斌 赵 兵 袁晓玲 郭育荣 高艳玲 崔 成 程志虎 主 编 李 强 出 版单位 《中国特种设备安全》杂志社有限公司 社 长 王淑兰 副 社 长 吴 茉 编辑部主任 陈佩佩 编辑部副主任 罗 军 执行主编 梁少霞 孙润业 副 主 编 邹长宏 郇淑萍 编 辑 罗 军 胡 丹 韩晓璐 任珈瑶 美术编辑 秦莉娟 英文翻译 梁少霞 邹长宏 秦 毅 国际标准连续出版物号 ISSN 2095-2465国内统一连续出版物号 CN10-1021/TB 编辑部地址 北京市朝阳区和平街西苑 2 号 邮 编 100029 电 话 010-64221... [收起]
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《设备监理》202301
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目 次

主 管 国家市场监督管理总局

主 办 中国特种设备检测研究院

中国设备监理协会

刊名题字 钱正英

顾 问 宋继红 郭汝斌

编委会主任 李 强

编委会副主任 许可达 钱仲裘 白德美

编委会委员 王建庭 江 华 刘凤奎 刘瑞华 (按姓氏笔画排序 ) 吕文学 孙东晓 孙 宁 汤紫德

许以俪 许松林 闫献军 余建国

宋亚东 张小毅 张汉亚 张丽英

张连营 张建梅 张瑞杰 李长燕

束国刚 辛海燕 陈 琳 杨新民

周 国 周丙涛 孟庆发 林逸川

金 洁 姚建斌 赵 兵 袁晓玲

郭育荣 高艳玲 崔 成 程志虎

主 编 李 强

出 版单位 《中国特种设备安全》杂志社有限公司

社 长 王淑兰

副 社 长 吴 茉

编辑部主任 陈佩佩

编辑部副主任 罗 军

执行主编 梁少霞 孙润业

副 主 编 邹长宏 郇淑萍

编 辑 罗 军 胡 丹 韩晓璐 任珈瑶

美术编辑 秦莉娟

英文翻译 梁少霞 邹长宏 秦 毅

国际标准连续出版物号 ISSN 2095-2465

国内统一连续出版物号 CN10-1021/TB

编辑部地址 北京市朝阳区和平街西苑 2 号

邮 编 100029

电 话 010-64221783

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广告发布登记证号 京朝市监广登字 20210005 号

敬告读者 本刊凡有印刷、装订质量问题请向

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2023 年第 1 期 总第 74 期

出版日期:2 月 25 日

专论与综述

01 云监造平台的信息安全研究 张 泳等

法规标准

05 以“质量效益型”标准引领城市轨道交通高质量发展

——城市轨道交通设备工程监理服务标准编制路径探析

郑旭日等

质量控制

10 地铁车辆调试中AB连接器故障分析及质量控制

包春光等

14 如何做一名合格的核电工程项目质量总监 马新朝

19 大尺寸光伏组件质量问题分析及对策 吴 琼等

监理要点

24 HARDOX类耐磨钢焊接监造要点分析 司 丹等

安全分析

29 某核电汽轮机抗燃油劣化原因分析及处理 解永超等

34 在役输气站场焊缝隐患排查治理的分析与讨论 边 远

37 660 MW超临界CFB锅炉受热面常见问题分析 尉 君

40 柴油机消防泵振动原因分析与解决措施 武 炜等

43 循环流化床锅炉旋风分离器中心筒失效分析 谭雄健等

检验与技术

48 矿井提升机液压制动系统数学模型研究 韩 雨

52 电梯检验中安全钳和限速器相关问题探讨 冀旭慧

55 三维高清漏磁内检测技术在天然气长输管道中的应用

唐飞龙等

59 水泥粉磨智能优化控制系统的实践研究 屠 威

管理应用

62 煤矿综采机电设备管理现状及策略研究 李宝利

专访

65 守正创新 勇毅前行

——记白鹤滩至浙江特高压直流工程国产套管监造

第4页

2023 年 2 月 第 1 期 总第 74 期

SHEBEI JIANLI

声 明

1.未经本刊书面同意,不得以任何形式转载、

使用本刊所刊登的文章及图片。

2. 作者投寄文字、图片稿件,从寄出之日算

起,3 个月内未收到采用通知,可另行处理,切

勿一稿多投。来稿一律不退,请自留底稿。

3. 本刊支付给作者的稿酬已包括授权的电子

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题来信有权编发,但不另付稿酬。

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据库、国家科技学术期刊开放平台收录,如作

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本刊将作适当处理。

6. 作者观点与本刊立场无关。

本刊编辑部

战略合作伙伴单位

国网经济技术研究院有限公司

南京三方化工设备监理有限公司

北京中唐电工程咨询有限公司

陕西威能检验咨询有限公司

英泰克工程顾问(上海)有限公司

中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心

CONTENTS

P49

Monograph and Summary

Information Security Research of Cloud

Manufacturing Supervision Platform Zhang Yong et al(01)

Regulations and Standards

“Quality-benefit Type” Standard Leading High-quality

Development of Urban Rail Transit: Analysis on the

Compilation Path of Urban Rail Transit Equipment

Engineering Supervision Service Standards Zheng Xuri et al(05)

Quality Control

Fault Analysis and Quality Control of AB Connector

in Metro Vehicle Commissioning Bao Chunguang et al(10)

How to be a Qualified Nuclear Power Project Quality Director

Ma Xinchao(14)

Analysis and Countermeasures on Quality Problems

of Large-size PV Modules Wu Qiong et al(19)

Supervision Points

Analysis of Welding Supervision Points of

HARDOX Type Wear-resistant Steel Si Dan et al(24)

Safety Analysis

Cause Analysis and Treatment of Deteriorated

Turbine EH Oil in a Nuclear Power Plant Xie Yongchao et al(29)

Analysis and Discussion on the Investigation and

Treatment of Potential Weld Defects in Service

Gas Transmission Station Bian Yuan(34)

Analysis of Problems on Heating Surface of

660 MW Supercritical CFB Boiler Yu Jun(37)

Cause Analysis and Solution of Vibration

of Diesel Engine Firewater Pump Wu Wei et al(40)

Failure Analysis of Central Barrel of Cyclone Separator

in Circulating Fluidized Bed Boiler Tan Xiongjian et al(43)

Inspection and Technology

Research on Mathematical Model of Hydraulic

Braking System of Mine Hoist Han Yu(48)

Discussion on Safety Clamp and Speed

Limiter in Elevator Inspection Ji Xuhui(52)

Application of 3D HD Magnetic Flux Leakage Internal

Detection Technology in Long-distance

Natural Gas Pipeline Tang Feilong et al(55)

Practical Research on Intelligent Optimization

Control System of Cement Grinding Tu Wei(59)

Management Application

Research on the Current Situation and Strategy of

Electromechanical Equipment Management

in Fully Mechanized Coal Mining Li Baoli(62)

Exclusive Interview

Integrate and Innovate, Forge ahead Bravely: Report on the

Supervision of Domestic Bushing Manufacturing

for Baihetan to Zhejiang UHV DC Project (65)

图 3 提升机液压站

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PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 1

Monograph and Summary

专论与综述

作者简介:张泳(1967 ~ ),男,本科,高级工程师,从事

设备工程和信息工程的监理、咨询工作。

通讯作者:沙金,E-mail: sj@sscenter.sh.cn。

(收稿日期:2022-11-10)

云监造平台的信息安全研究

张 泳 沙 金

(上海计算机软件技术开发中心 上海 201112)

摘 要:云监造涉及能源、交通运输、水利、金融等重要行业以及公共服务领域的关键基础设施,云监

造的广泛应用面临数据安全、信息安全的风险与挑战且直接关乎国家安全和企业信息安全、商业秘密,应做

到安全先行。本文分析了云监造平台应用在数据与信息安全方面可能存在的风险,从技术及管理等方面提出

了基于云监造的信息安全应对措施,力争使云监造得到健康发展,更好地助力设备监理行业的高质量发展。

关键词:云监造 信息安全 等级保护 商用密码

Information Security Research of Cloud

Manufacturing Supervision Platform

Zhang Yong Sha Jin

(Shanghai Computer Software Technology Development Center Shanghai 201112)

Abstract Cloud supervision involves the key infrastructure of energy, communication and transportation,

water conservancy, finance and other important industries as well as public service areas. The wide application of cloud

monitoring and manufacturing faces the risks and challenges of data security and information security. It is directly

related to national security, enterprise information security and business secrets. This paper analyzes the possible risks

in data and information security of cloud manufacturing platform application. From the aspects of technology and

management, information security countermeasures based on cloud monitoring are put forward, and strive to enable

the cloud monitoring and manufacturing a healthy development, and promote high-quality development in equipment

engineering industry.

Keywords Cloud supervision Information security Grade protection Commercial cryptography

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0001-04 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.001

1 云监造产生背景

近年来,随着云计算、5G、大数据、区块链、物联网、

人工智能等新一代先进信息技术的不断发展和应用,

根据国家“中国制造 2025”“十四五”规划等关于数

字化转型的发展要求,将信息技术与各行业进行深度

融合,推动设备监理的数字化转型是设备监理行业面

临的新课题和新任务 [1]。

设备监造是设备监理的重要阶段 [1],伴随着数字

化时代的来临,设备监造工作也迎来了解决“人员分

散、协同效率低、信息不能及时共享、人工判断标准

不一”等行业痛点、难点、堵点的良好契机。云监造

也在顺应数字化转型的新形势和新背景下,得到了快

速发展,云监造结合新一代技术建立了一套高效的设

备监造数字化平台,实现了监造过程“信息共享、远

程监管、数据可视可溯、过程动态管理”的创新监管

模式。2020—2022 年,国内持续受到新冠肺炎疫情的

影响,这也推动了设备监造机构与监管工作模式的转

型,云监造开始在诸多行业被广泛应用,提高设备监

造工作效率,助力复工复产 [2]。例如在电力设备的制

造生产、出厂试验等过程中,云监造都发挥了重要作用,

提供了可靠的质量保障。

第6页

2 2023.01 设备监理

Monograph and Summary

专论与综述

2 云监造应用场景和技术创新

2.1 云监造应用场景

云监造平台一般通过后台与各监造现场进行人员

互动和信息交互,建立现场监造人员与公司管理人员

的在线可视沟通机制,图 1 所示为云监造应用场景。

设备监造人员在现场可以通过各 PC 终端、移动端以

及数据采集端(如:监控摄像机、无人机、各类传感

器等)将现场监造数据和人员工作信息传输至后台,

完成现场监造工作的审核、见证、巡检工作以及质量

问题的实时监管和即时处理;后台通过对于现场各类

数据的分析,对现场监造过程提供智能的质量评估和

风险预警 [3]。对于核心关键的监造环节,平台可以通

过线上视频会议的方式,组织技术专家进行远程“线

上问题会诊”,各专业合同协作、做出决策。实现全

生产过程的智慧化管理,实现了后台与前端“异地在

线互动、远程控制管理、监造数据可视化可追溯的智

慧管理”的创新监造管理模式。云监造平台还可以通

过对监造过程的见证取样、巡检、检测,对质量问题

实现在线管理、远程协作、实时监督等工作同步管理,

对于设备、材料质量有了较大提高,监理效率也有了

较大提升。

2.2 云监造技术创新

云监造平台采用全新的监理模式,借助“互联网 +”

云计算、大数据、物联网、5G 等前沿技术,将监理业

务流程与技术进行深度融合 [3]。提供监造平台可扩展

的数据存储与算力支持,实现数据共享、大容量、业

务类型与业务量的扩展,对各类测试数据、图像等监

造数据高速传输、实时推送;实现监造业务数据智能

分析研判、辅助决策;全节点监造数据上链,有效打

破数据孤岛和信息壁垒。

3 云监造平台面临的信息安全风险与挑战

设备监理面向的许多领域属于国计民生重要行业,

可能会涉及国家关键基础设施,关系国家安全,云监

造平台在许多行业的应用也随之会面临信息安全的风

险与挑战。试想,如果核电站、三峡大坝、高铁等设

备监造的核心数据一旦泄露,或者云监造平台遭到恶

意攻击,那将会对国家安全带来极大威胁。

随着《中华人民共和国网络安全法》《中华人民共

和国密码法》《中华人民共和国数据安全法》《中华人民

共和国个人信息保护法》《关键信息基础设施安全保护

条例》等安全法律、法规的出台,对涉及关键基础设施

在监造过程中的数据采集、传输、存储、分析及应用的安

全风险及其安全防护措施的要求也越来越高。信息安全

必须引起全体监理同仁高度重视,云监造平台作为设备

监造数字化转型的利器,必须筑牢信息安全底座。云监

造平台的信息安全存在以下 3 个方面的风险。

3.1 云监造平台数据安全风险

云监造平台远程移动应用场景复杂,监造现场的

数据采集设备多样,部分采集设备可能存在安全风险,

平台如果与存在安全风险的设备终端连接,可能会出

图 1 云监造应用场景

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PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 3

Monograph and Summary

专论与综述

现设备监造数据和个人数据泄露风险;云监造平台在

使用监造数据的过程中也存在安全风险,容易出现监

造数据采集过度、使用权限扩展过大、数据存储缺乏

安全保护、数据流转监管不严、监控审计和追踪溯源

技术手段不足的风险 [4];云监造平台的用户管理权限

分配是否合理,会导致数据泄露、无法溯源的风险。

3.2 云监造平台网络安全风险

云监造平台通过互联网实现了监造现场跨地域数

据信息的互通共享,云监造平台在利用网络进行数据传

输的过程中存在因缺乏有效的安全防护手段,缺少必要

的安全防护措施,遭受被非法用户入侵、网络攻击、植入

恶意程序网络攻击,导致整个云监造平台出现系统瘫痪

的风险;现场监造核心关键数据在通过网络进行传输和

交互的过程中,如缺乏安全有效的密码防护手段,以明

文的形式进行传输和存储,一旦核心数据被窃取或恶意

篡改,将对所涉行业甚至国家安全造成重大安全风险。

3.3 云监造平台使用的人员和制度风险

云监造平台的运行和使用离不开人的操作,云监

造平台在使用过程中涉及的单位、环节较多,平台使

用人员可能安全意识薄弱,缺少基本的信息安全技能;

制造单位、监理单位、使用单位等云监造平台的使用

机构对操作人员也缺乏系统、完整的信息安全培训与

安全意识教育,可能会因人员自身安全防范意识不足

而引发信息泄露和数据泄露的安全事件。

云监造平台的信息安全管理制度和风险防护体系

与信息安全防护技术的应用同等重要,不可或缺。如

果缺乏健全完善的信息安全管理制度和信息安全风险

防护体系,将无法为云监造平台的使用做好安全指引,

无法树立云监造平台的使用人员的安全意识,无法为

平台的安全运行提供可靠的保障,无法为平台安全防

护技术的使用提供行之有效的操作规范。

4 云监造信息安全应对措施

云监造平台被广泛地应用在关系国计民生的重要

行业,涉及国家关键基础设施、国家利益和安全。为

了应对云监造平台面临的信息安全风险,构建云监造

信息安全体系刻不容缓。云监造信息安全体系应该是

以信息技术应用创新为安全底座,以数据的全生命周

期安全管理为核心,以网络安全等级保护和商用密码

安全为保障,以信息安全运营管理和安全保密管理为

支撑,图 2 所示为云监造信息安全体系。

图 2 云监造信息安全体系

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4.1 对监造数据的全生命周期管理,保证数

据可信、可控、可追溯

云监造平台的数据和信息多种多样,包括各种测

试测量信息、图像信息、视频信息、CAD 图纸、BIM

数据、ERP 数据等。设备监理企业要做好数据在收集、

传递、保存、管理、交易、共享、使用和销毁整个生

命周期的管理与维护 [4]。图 3 所示为云监造平台数据

安全技术要求。

在数据采集阶段,要明确数据采集标准,完善数

据采集风险评价机制,以防止过量采集;在数据传输

第8页

4 2023.01 设备监理

Monograph and Summary

专论与综述

阶段,采取合理的加密算法对数据进行加密传输,以

确保数据安全性;在数据储存阶段,通过建立对存储

介质与存储系统的安全保护标准,防止重大数据储存

风险;在数据处理阶段,通过对数据进行适当的脱敏

管理,防止重要信息外泄;在数据交换阶段,通过对

数据“可用不可见”的加密算法,在达到数据价值最

大化的同时保证信息安全;在数据销毁阶段,保证数

据被彻底销毁,无法复原,防范数据泄露风险。

例如:滴滴被罚 80.26 亿元事件存在 8 个方面共

计 16 项违规行为,其中包括违规收集用户相册截图信

息、过度收集用户剪切表和应用列表信息、过度收集

用户人脸识别和年龄职业信息以及亲情关系信息等等。

其收集的地图、道路以及个人信息也关乎安全层面,

而滴滴并没有妥善保管和处理好这些信息,进行其他

商业运作。此事件对于设备监理行业也是一种警示。

4.2 定期对云监造平台进行网络安全等级保

护测评和风险评估

为保证云监造平台的稳定性、保密性以及数据资

源共享的安全性,预防外部代码入侵和内部程序缺陷

导致的系统崩溃和信息泄露,要加强网络、平台、基

础软硬件设施的安全防护,确保云监造平台的信息安

全。全面深入地做好平台的身份鉴别、访问控制、权限控

制、安全审计、网络边界防护、应用数据安全、主机系统

安全、漏洞扫描、入侵防御、防恶意代码等安全防护措施。

充分考虑安全防护产品和安全管理产品的合理部署,既

能够保证平台的信息安全又不影响平台的性能。

4.3 云监造平台应做好密码防护

密码是国家安全的命门命脉,云监造平台应做好密

码防护。密码技术是破解当前网络空间安全保障问题最

有效的关键技术,通过符合国密算法的密码技术可以对

监造过程的关键数据和核心数据加以保护,并对监造数

据实现加密传输和加密存储,通过密码技术加强对云监

造平台用户的身份认证、数据防篡改从而实现了监造数

据的高保密性、完整性、高真实性和抗抵赖性,使云监造

平台满足商用密码应用安全性评估的要求。

4.4 云监造平台应做到自主可控,筑牢安全

底座

根据《关键信息基础设施安全保护条例》和

《“十四五”软件和信息技术服务业发展规划》提出

的要壮大信息技术应用创新(简称信创)体系,开展

软件、硬件、应用和服务一体化适配,逐步完善国产

技术和产品体系的要求,加快监造云平台基础设施的

信创建设,实现平台基础软件、基础硬件、应用软件、

网络通信、安全软件、云环境的自主可控,进一步筑

牢基础环境的安全基座,真正做到安全自主、可控可信。

4.5 制定完善的云监造平台安全运营管理制度

对平台运行使用和运行所涉及的各方人员、平台物

理环境、监造现场环境、网络环境、应急预案、平台操

作规范等方面进行详细梳理,形成完善有针对性的信

息安全管理制度、系统使用管理制度、应急防范预案,

(下转第 23 页)

图 3 云监造平台数据安全技术要求

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PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 5

法规标准

Regulations and Standards

以“质量效 益型”标 准引领城市

轨道交通高质量发展

——城市轨道交通设备工程监理服务标准编制路径探析

郑旭日 1

张文燕 2

(1. 中铁华铁工程设计集团有限公司 北京 100071)

(2. 中国设备监理协会 北京 100029)

摘 要:本文通过分析城市轨道交通设备工程特点,对比其设备监理市场需求与供给情况,得出了设备

监理供给滞后于市场需求的重要结论。笔者通过研究,提出以《国家标准化发展纲要》(以下简称《纲要》)

为指引,通过探析“质量效益型”标准内涵,准确把握市场需求趋势及特点,提出了构建满足市场需求的设

备监理标准体系的实施路径,并对建立实施效果评价机制进行了探索。该研究旨在贯彻《纲要》精神,有效

发挥标准在设备监理服务提升中的支撑引领作用,为满足业主不断提升的需求,始终保持设备监理服务的先

进性提供了新思路。

关键词:质量效益型标准 设备工程监理 城市轨道交通 高质量发展

“Quality-benefit Type” Standard Leading High-quality Development of Urban

Rail Transit: Analysis on the Compilation Path of Urban Rail Transit

Equipment Engineering Supervision Service Standards

Zheng Xuri1

Zhang Wenyan2

(1. China Railway Huatie Engineering Design Group Co., Ltd. Beijing 100071)

(2. China Association of Plant Equipment Consultants Beijing 100029)

Abstract This paper analyzes the characteristics of urban rail transit equipment engineering, compares the

market demand and supply of equipment supervision, and draws an important conclusion that the supply of equipment

supervision lags behind the market demand. Through research, the author puts forward to the National Standardization

Development Compendium (hereinafter referred to as the Outline) as the guide, through the analysis of connotation

of the “product quality standard”, accurately grasps the market demand trends and characteristics, proposes the

implementation path of the construction of equipment supervision standard system to meet the market demand, and

explores to set up the mechanism of effect evaluation. This study aims to implement the spirit of the Outline, effectively

play the supporting and leading role of standards in the improvement of equipment supervision services, and provide

new ideas for meeting the increasing needs of owners and maintaining the advancement of equipment supervision

services.

Keywords Quality-benefit type standard Plant project management and supervision Urban rail transit Highquality development

中图分类号:TB497 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0005-05 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.002

作者简介:郑旭日(1966 ~ ),男,本科,教授级高级工程

师,从事轨道交通设备工程监理的管理和研究工作。

通讯作者:郑旭日,E-mail: ht_zxr@126.com。

(收稿日期:2022-08-26)

近年来,随着我国经济高速增长和城市化进程快

速推进,我国城市轨道交通行业也得以快速发展,运

营线路长度、客运量、在建线路长度屡创历史新高。

截至 2021 年底,中国大陆地区(不含港澳台)共有

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6 2023.01 设备监理

法规标准

Regulations and Standards

50 个城市开通轨道交通运营线路 283 条,运营线路总

长度 9 206 km[1],城市轨道交通的快速发展,极大程度

上解决了人们出行难题,缓解了交通拥堵,带动了相

关产业发展。在城市轨道交通工程建设中,设备工程

监理为保障工程质量、实现投资目标发挥了重要作用。

1 城市轨道交通设备工程监理综述

1.1 设备工程专业特点分析

城市轨道交通工程是一个投资规模大、专业复杂

的综合性系统工程,其中土建工程与设备工程是紧密

联系的“有机体”,土建工程形成了该系统的“基础

与构架”,设备工程形成了“中枢与功能”,相对于

土建工程,设备工程具有以下 3 方面突出特点。

● 1.1.1 与运营安全的密切相关性

城市轨道交通是一个复杂的系统工程,其运营安

全与设备系统密切相关,运营的安全可靠依赖于车辆、

供电、通信、信号、综合监控等多个设备系统,任何

一个环节出现问题,都可能造成严重后果。城市轨道

交通封闭运行,具有客流集中、布局特殊的特点,如

果发生事故,就会影响救援和疏散,极易造成人员伤亡,

带来较大的社会影响 [2]。

● 1.1.2 设备工程专业构成综合性

设备工程是相互联系密切的多种专业技术的综合

体,一般都要涉及机械、电气自动化、计算机等各大

领域技术的有形和无形载体,具有很强的专业性,决

定着设备工程的安全性、可靠性、可用性和可维护性。

随着智慧城轨、绿色城轨相关技术的推广应用,设备

工程系统化、精密化、智能化、集成化的综合性特征

更加明显。

● 1.1.3 实体形成早于施工阶段

设备工程与土建工程实体形成的阶段具有明显差

异。土建工程实体形成于施工阶段,而设备工程形成

于制造阶段,在施工阶段前其实体已形成约 60%,进

入施工阶段后主要是预留预埋、线缆敷设、设备安

装和验收等。城市轨道交通工程实体形成曲线如图 1

所示。

1.2 设备工程监理需求分析

随着城市轨道交通进入高质量发展阶段,业主对

设备监理的需求呈现全过程化趋势,期待设备监理在

设备工程的设计、采购、制造等阶段提供更多的技术

咨询服务。施工前各阶段业主需求情况见表 1。

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图 1 城市轨道交通工程实体形成曲线图

业主需求 业主关注焦点 协助业主提供监理服务的主要内容

技术咨询

服务

1)专业技术力量投入

不足;

2)部分标准有待补充

1)为合同谈判提供技术支持、技术咨询;

2)确认技术规格书的符合性及关键性能指标;

3)编写尚属空白的分部、分项工程验收标准

设计监理

服务

减少设计变更对进度、

质量、投资和安全的不

利影响

1)协助审查设计单位提供的用户需求书;

2)审核设计文件及所采用的设计标准;

3)审核系统设计方案(技术风险分析)

采购监理

服务

各类系统软硬件及专

用设备,是构成实现和

保障轨道交通各项功能、

性能的重要组成部分,

关乎运营的安全性、可

靠性、可维修性

1)审查计算机系统平台软、硬件以及网络设

备的适用性、维护性、安全性;

2)参与应用软件及专用设备的采购、定制;

3)审查系统总体设计、应用软件设计等;

4)对系统软件和硬件的安全性、可靠性、可

操作性、可维护性进行评估

制造监理

服务

设备制造过程留下的

质量缺陷,约占设备工

程缺陷总数的 70%,这

些缺陷的后期处理将增

加质量与安全风险

1)审查设计联络计划,参加重点设备设计联

络会、设计图纸审查会并提出咨询意见;

2)审查重要设备主要部件的工艺规程;

3)审查重要设备制造工艺的可靠性与合理性;

4)审查设备的检验报告、型式试验报告等

表 1 施工前各阶段业主需求情况一览表

1.3 设备监理服务供给分析

随着城市轨道交通建设发展,设备监理在保障质

量安全、确保实现投资目标等方面发挥了重要作用,

成为不可或缺的市场主体。然而面对业主需求的提升,

对设备监理服务、技术咨询、标准化能力等方面提出

了更高需求。

● 1.3.1 监理服务阶段的局限性

根据现行建设工程监理有关规定,目前城市轨道

交通设备工程监理的范围仍仅限于施工阶段。工程

监理服务费范围界定及取费的参考依据依然是《建

设工程监理与相关服务收费管理规定》(发改价格

〔2007〕670 号),对应工程监理取费的监理服务范

围限于施工阶段。

以质量控制为例(如图 1 所示),在施工阶段之前,

设备设计、采购和制造已经完成,施工阶段工程监理

服务内容仅为设备进场验收、预留预埋、线槽安装、

线缆敷设、设备安装及调试以及检验批、分项工程、

分部工程验收及单位工程预验收等工作。

第11页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 7

法规标准

Regulations and Standards

● 1.3.2 监理服务能力有较大的提升空间

为满足业主不断提升的需求,设备监理人员既要

有扎实的理论基础,又要有丰富的实践经验,强化学

习不断提升综合能力。1)标准化工作能力,能善于运

用标准化工具,不断规范和提升设备监理服务水平,

并能接受委托为建设管理提供标准化服务;2)技术咨

询能力,在招标、采购等环节中,能为业主提供技术

咨询、合规管理等专业化服务;3)设计管理能力,能

熟悉设计阶段特点及各项管理工作要求,做好设计关

键环节控制,在优化设计上提供监理服务;4)设备制

造监理能力,能熟练运用质量管理理论,协助业主做

好生产制造关键环节的控制等。

● 1.3.3 设备监理服务标准供给不足

目前,城市轨道交通领域具有较完备的标准体系,

包括设计标准、产品标准、施工技术标准、施工质量

验收标准、检测标准及运营技术标准等,而工程监理

标准不够完善,标准的供给滞后于业主需求的升级,

特别是设备工程监理标准存在明显的针对性、适用性

不足。轨道交通设备监理(监造)与工程监理的主要

差异见表 2。

序号 对比内容 设备监理(监造) 设备工程监理

1 合同引用的监理标准

1.1 国家标准 GB/T 26429—2022

《设备工程监理规范》

GB/T 50319—2013

《建设工程监理规范》

1.2 地方标准 无 地方建设工程监理规程

1.3 团体标准 中国设备监理协会团体标准 相关行业协会团体标准

2 资质资格要求

2.1 监理单位 设备监理规范条件单位 工程监理企业资质

2.2 总监理工程师 设备监理师 监理工程师

3 监理工作方式

3.1 主要工作地点 设备制造厂 施工现场

3.2 被监理单位 设备制造厂 / 承制方 施工单位

3.3 驻厂监造 有 无(除车辆)

3.4 过程检验方式 见证 检验批、分项工程、

分部工程

3.5 投资控制方式 供货支付 基于工程量清单的

计量支付

3.6 最终验收方式 设备出厂验收 工程竣工验收

4 监理工作内容

4.1 合同管理对象 采购合同 施工合同

4.2 “设计”内涵 设备设计 工程设计

4.3 进度控制内涵 设备制造进度控制 工程进度控制

4.4 进度控制目标 设备按时交付 工程按期竣工

5 监理承担责任

5.1 设计、制造、储运 有 无

5.2 施工 / 安装、调试 无 / 有 有 / 有

5.3 安全监理责任风险 小 大

表 2 轨道交通设备监理(监造)与工程监理的主要差异

2 “质量效益型”标准内涵探析

《纲要》提出到 2025 年实现“四个转变”的发展

目标,为当前和今后一个时期我国标准化工作改革发

展指明了主攻方向。向“质量效益型”标准转变,是

标准供给由政府主导向政府与市场并重转变的客观要

求和必然结果。

2.1 揭示了质量效益与标准化的内在联系

标准化、质量、效益是企业发展的 3 大要素,市

场是前提,标准化是手段,提高质量和效益是目的,

三者是一个不可分割的整体。标准化与质量相互促进,

直接影响着企业的经济效益。在市场竞争中,满足客

户要求的高质量产品或服务是取胜的法宝;而标准是

客户利益的体现,是衡量产品或服务质量的尺度。因此,

质量是企业的生命,标准则是质量的基石。

“质量效益型”基本含义是“标准的质量最优、

标准的市场效益好”。引申含义是指这个“最优”标

准完全拥抱了市场,能够紧扣市场需求而有的放矢,

因而被市场中的业主普遍引用和推广,业主的合理利

益和需求得到满足。设备监理企业因实施该标准而产

生的监理服务成果得到市场认同,其合理利益也将得

到满足,从而可以实现“促进共同效益”的目标。

2.2 揭示了标准化是经济发展关键性要素

根据美国商务部计算机科学技术标准研究所估计,

使用标准后的效率与制定标准的投入比值约为 25:1。

2001 年 5 月德国标准化委员会(DIN)在《标准化的

经济效益》中提出,德国国民经济增长的 1/3 是由标

准化创造的。从 20 世纪 60 年代开始到现在,法国每

年的 GDP 总值中标准化贡献的约占 1.1%[3]。可见标准

化工作的确能带来巨大的经济效益。标准对经济发展

的贡献表明,标准的竞争和制定关乎一个地区和一个

行业产业结构调整及转型升级的质量,通过标准竞争

获得产业领先的能力,形成先发的竞争优势,再转化

为产业的持久竞争优势。

标准的质量效益是由其质量水平的高低所决定的,

提高质量水平是最显著的效益。监理作为一种服务类

产品,服务的质量与产生的效益成正相关关系,只有

优质的监理服务才能取得良好的经济效益。因此,设

备监理要主动适应顾客需求,制定优质的设备监理服

务标准。

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8 2023.01 设备监理

法规标准

Regulations and Standards

2.3 揭示了市场对标准化的决定性作用

在市场经济条件下,市场是企业生存、发展的唯

一土壤。企业的一切工作都必须围绕市场展开,这决

定了标准化与质量工作要以市场为轴心。由于市场引

发竞争,竞争会促使市场细化、产品 / 服务升级、质

量升级、标准化升级,因此市场既是起点,又是终点 [4]。

实践证明,工程监理标准是监理质量特性与市场

(业主)对监理质量期望有机连接的“纽带”,是衡

量工程监理质量的重要尺度。市场是瞬息万变的,顾

客需求是不断升级的,这是市场经济最普遍的特征。

标准化与质量管理必须紧扣市场需求,不断随市场变

化而创新。因此,只有从总体上把握市场、服务质量

与标准的辩证关系,编制符合业主需求的标准,并通

过监理成功实践,才可能得到业主的认同和引用,这

个标准才能实现其价值并获得长久生命力。

3 “质量效益型”标准编制路径研究

探索“质量效益型”设备工程监理标准编制的研

究路径,要充分发挥市场配置资源的决定性作用,以《纲

要》为指引,以顾客需求为输入,构建满足市场需求

的城市轨道交通设备工程监理服务标准体系,并建立

实施效果评价机制来保持输出标准的适用性。

3.1 以标准化发展纲要为指引

城市轨道交通设备工程监理服务标准编制要以《纲

要》为指引,坚持以顾客需求为导向的指导原则,找

准标准的“服务市场”定位,贯彻落实“质量效益型”

目标要求,研制出满足市场顾客需求的标准体系,最

终实现“获得最佳秩序,促进共同效益”的目标。

在市场经济条件下,轨道交通设备工程监理服务

的供给既要满足顾客的需求,也要引导和规范顾客的

需求。从实践角度来看,标准的研发过程就是一个实践、

认识、再实践的过程。首先,标准的制定来源于实践;

其次,标准的编制过程,是对标准化对象的深入认识;

最后,完成的标准又是一个指导实践的载体。同时,

标准从研发阶段,到实施阶段,再到修订阶段的全周

期也是一个实践、认识、再实践的过程,全周期的认

识过程是对标准效用的认识。

3.2 坚持以顾客需求为导向原则

服务提供以满足顾客需求为根本宗旨。因此,制

定服务标准时应充分考虑顾客的需求和期望,不断提

高服务质量,从而增强顾客满意度 [5]。监理服务提供

是以满足顾客需求为根本宗旨,要将以顾客需求为导

向的原则贯彻于标准编制全部过程。在编制工程监理

服务标准时,应充分考虑顾客的需求和期望,从而促

进提高服务质量,增强顾客满意度。监理企业是标准

的一般用户,而业主才是标准的最终客户。只有最终

客户引用标准并获得效益,一般用户效益才得以实现,

那么这样的标准就具有了长久生命力。

3.3 构建科学的监理服务标准体系

根据城市轨道交通设备工程及业主需求特点,结

合 GB/T 26429—2022《设备工程监理规范》和 GB/T

13016—2018《标准体系构建原则和要求》要求,设备

工程监理服务标准体系设计体现在 3 个维度。1)专业

维度,涵盖主要设备系统专业;2)建设阶段维度,

包括设计、采购、储运、制造、安装、调试和验收等

阶段;3)职能维度,包括投资控制、进度控制、质量

控制、合同管理、信息管理等。城市轨道交通系统设

备工程监理服务标准体系如图 2 所示。

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图 2 城市轨道交通系统设备工程监理服务标准体系图

在标准体系构架设计上拟采用“1+X”模式。其

中“1”为通用标准,侧重管理方面,主要内容包括各

建设阶段的监理内容、程序与要求等;“X”侧重专

业性监理技术要求,涵盖城市轨道交通领域各主要设

备专业。

3.4 邀请业主参与标准编制工作

根据服务标准制定的“照顾全面”原则,标准起

草工作组要考虑所有的利益相关方,注意标准起草工

作组中利益相关方代表的均衡性,既要有服务提供者

第13页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 9

法规标准

Regulations and Standards

代表、相关生产者代表,也要有消费者代表。当所制

定的重要内容对消费者产生影响时,标准制定组织中

要有消费者代表 [5]。城市轨道交通设备工程业主就是

监理服务的“消费者”,因此,标准起草工作组中应

有业主代表。

为更好地满足业主需求,实现“质量效益型”标

准目标,设备监理服务标准的编制工作要实现“三个

转变”,即标准条款从“监理视角”向“业主视角”

转变;业主从标准编制“旁观者”向“参与者”转变;

标准从“征求业主意见”向“融入业主意见”转变。

3.5 探索建立实施效果评价机制

标准系统的真正价值在于适用性。标准系统的环

境是指系统存在和发展的外界条件的总和。系统是离

不开环境的,它是在与环境不断相互作用下生存与发

展的。所以,标准系统的运动,不仅依赖于其内部要

素的相互作用,同时依赖于它和周围环境的相互作用。

这两种作用构成了标准系统发展的动力,对环境缺乏

适应性的标准系统是不会有生命力的 [6]。

开展标准实施效果评价是深化标准化工作改革方

案和《中华人民共和国标准化法》的明确要求。在理

论依据上,目前有 2 项有关标准评价、论证的国家推

荐标准,其中 GB/T 3533.1—2017《标准化效益评价

第 1 部分:经济效益评价通则》规定了评价、计算和

论证标准化经济效益的原则和方法;GB/T 3533.2—

2017《标准化效益评价 第 2 部分:社会效益评价通则》

规定了标准化社会效益的评价原则和评价过程。城市

轨道交通设备工程监理服务标准的评价实施效果评价

体系尚未建立,对于如何构建科学的评价指标体系,

建立数据采集与分析机制,确保标准始终保持适用性、

先进性,还需要进一步研究探索。

4 结束语

未来 5 年,我国城市轨道交通仍将保持快速发展

态势,智慧化、自主化、绿色化成为发展潮流和趋势,

都市圈城市群轨道交通将向纵深发展。设备监理企业

要顺应城市轨道交通发展潮流和趋势,以《纲要》为

指引,以顾客需求为导向,构建和保持符合市场需求

的“质量效益型”设备监理标准体系,以高水平的标

准支撑和引领城市轨道交通行业高质量发展。

参考文献

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http s://www.cam et.o rg.cn/tjxx/9944.2022-04-

22/2022-08-26.

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[6] 李春田,房庆,王平.标准化概论(第六版)[M].北京:

中国人民大学出版社,2014 :57.

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10 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

地铁车辆调试中 AB 连接器

故障分析及质量控制

包春光 高秋芙

(北京城市轨道交通咨询有限公司 北京 100068)

摘 要:连接器广泛应用于地铁车辆。本文介绍了 AB 连接器关键技术,针对某项目车辆调试中发生的连

接器故障,从组装、并线、拆卸和检查几个工序深入分析,发现如不严格按照工艺规范执行会导致连接器绞

线、断股、缩针等现象发生,重点对缩针现象从结构、产生原因、测量方法和矫正方法等几个角度进行阐述,

最后提出整改方案,并进一步从“人、机、料、法、环、测”六要素提出质量控制措施。

关键词:地铁 车辆 连接器 质量控制

Fault Analysis and Quality Control of AB Connector

in Metro Vehicle Commissioning

Bao Chunguang Gao Qiufu

(Beijing Metro Consultancy Corporation Ltd. Beijing 100068)

Abstract Connectors are widely used in metro vehicles. This paper introduces the key technology of AB

connector. In view of the connector failure occurred in the vehicle commissioning of a project, it is deeply analyzed

from the following processes: assembly, parallel wiring, disassembly and inspection. It is found that if the process

specifications are not strictly followed, the connector strand, strand breakage, pin shrinkage and other phenomena will

occur. This paper focuses on the structure, causes, measurement methods and correction methods of needle reduction.

Finally, the rectification scheme is proposed, and the quality control measures are further proposed from the six

elements of human, machine, material, method, environment and measurement.

Keywords Subway Vehicles Connector Quality control

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0010-04 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.003

作者简介:包春光(1981 ~ ),男,硕士,高级工程师,从

事地铁车辆设计、咨询及监造工作。

通讯作者:包春光,E-mail: bitbcg@126.com。

(收稿日期:2022-09-14)

当前国内地铁建设处于高速发展阶段,地铁车辆

作为整个工程中至关重要设备一直以来得到各方重视,

它也是运营单位载运乘客的工具。地铁车辆可靠性和

安全性对正线运营服务水平产生极大影响,地铁公司

对地铁车辆的关键部件要求也越来越高,电气连接器

属于关键器件之一。车辆到段后需进行一系列调试和

验收方可载客运营。连接器已广泛应用于地铁车辆,

其使用过程中会经历组装、并线、拆卸和检查等环节。

不规范的操作会导致连接器发生绞线、断股、缩针、

歪针、橡胶圈破裂等现象,这将影响列车安全性,必

须进行整改。本文针对某项目调试中发生的连接器故

障进行深入分析,提出整改方案,并进一步从“人、机、

料、法、环、测”六要素提出质量控制措施。

1 发现故障

某项目车辆到段调试过程中发现列车 HMI 屏报制

动图标显红,列车回运用库检查判断是速度传感器 AB

连接器断股导致。车辆供应商在处理故障的时候拆卸

连接器发现连接器有绞线、断股、缩针、歪针、橡胶

圈破裂等现象,见图 1。后续在紧急制动环路中亦发

现 AB 连接器故障,鉴于多列车发生此情况,存在较

第15页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 11

质量控制

Quality Control

大安全隐患,监造足够重视报业主并组织召开专题会

议,要求车辆供应商排查整改并对连接器故障现象进

行分析。

(c) 公头公针歪针

图 1 AB 连接器故障

(a) 绞线、屏蔽层绞断 (b) 断股

2 关键技术

2.1 AB 连接器

电气连接器是一种为电线和电缆端头提供快速接

通和断开的装置,担负着控制系统的电能传输和信号

控制与传递功能,在航空、电力、轨道交通等行业中

的应用十分广泛 [1]。地铁车辆连接器分很多种,本案

例使用的是 AB 连接器。AB 连接器不同于其他连接器,

属反卡口 - 圆柱形连接器,其结构如图 2 所示,其针

子的固定方式是依靠插头或插座内部的绝缘橡胶体的

挤压来固定针子,所以当遇到超过橡胶体保持力的外

部推拉力时,针子会产生不同程度的位移现象,母针

见图 3,公针见图 4。车辆制造阶段,连接器需要在车

辆供应商现场制作,为避免连接器组装时发生绞线现

象,在紧固时还专门配有工装。

2.2 缩针

根据连接器的设计结构,针子在绝缘体的锁定型

腔中,存在上下 2 个限位,距离达到 2 mm,在此限位

区间内,针子均符合安装要求,且针子在两限位之间

的保持力低于锁定力。因此,连接器针子在安装到位后,

针头距离绝缘体端部的距离母针在 1.6 ~ 3.6 mm 之间,

公针在 5.6 ~ 7.6 mm 之间,母针超过 3.6 mm,公针超

过 7.6 mm,可判定为缩针。

图 2 AB 连接器结构

图 3 母针

图 4 公针

2.3 并线技术规范

1)并线前检查各接触体形态正常,无变形、破损

及污染,且处于同一平面上。连接器插头插座定位点

必须相匹配,连接器外观必须完好无损,无绝缘体损

坏及孔位损坏等明显损伤。

2)试插良好后,检查连接器状态后,将连接器完

整并线。

3)锁杆旋拧到反卡扣终端回旋式圆槽内,听到“咔

哒”一声,表明旋拧到位,轻用力回旋不分离且无任

何松动、晃动情况。

4)转接外壳采用手动拧紧方式紧固,必须确认拧

紧方向无可再转动余量。

5)管接头与转接外壳的连接必须保证管接头自带

的防水垫圈挤压变形,且与转接外壳周圈接触,不允

许有挤出现象。

6)锁线格兰头按照连接器规定扭力值打扭力并涂

紧固和防松标记。格兰头内防水橡胶垫与线缆外皮受

挤压,线缆无法旋转及抽空。

第16页

12 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

3 原因分析

AB 连接器在地铁车辆应用广泛,故障的产生在

各工序从“人、机、料、法、环、测”六要素角度分析。

该型号 AB 连接器故障的产生,具体有以下几种情况:

3.1 连接器组装

在连接器组装过程中,在将封线体固定尾附旋入连

接器插头 / 插座时,插针绝缘体未固定住跟转,此时电

缆会产生绞线,严重的会使电缆在针子连接处断裂。顺

时针绞线甚至断股是组装时操作不当导致,见图 5。

3.2 连接器并线

AB 连接器的典型特征是插座外侧或插头锁紧螺

帽内侧具有反卡口,卡口终端(见图 6)有明显回旋

式圆槽,对插端仅包括 2 个对称的圆柱形锁杆。当插

头的锁杆沿反卡口螺纹滑到其终端回旋式圆槽时,连

接终止。锁杆旋拧到反卡口终端回旋式圆槽内,听到“咔

哒”一声,表明旋拧到位,轻用力回旋不分离且无任

何松动、晃动等情况。当反卡口没有对准或针子有歪

斜时用力连接会产生缩针现象,甚至会使橡胶绝缘体

损坏。

图 5 顺时针绞线并断股 图 6 卡口终端结构

3.3 连接器拆卸

当发生故障需要拆开连接器检查时,应当在连接

器对接的状态下,先退出波纹管,再旋封线体固定尾附。

逆时针绞线为拆卸时操作不当导致,见图 7。当出现

绞线时电缆受力会带动针子产生缩针现象。

3.4 日常检查

AB 连接器做好之后会在连接器上画有防松标记,

见图 8。为了检查封线体固定尾附是否紧固到位会用

手去转动,转动过多会造成绞线,从而导致针子缩针。

图 7 逆时针绞线并缩针 图 8 防松标记

本案例中车辆调试过程中因为速度传感器连接器

和紧急制动环路连接器电缆断股短接、针子接触不良

在 HMI 界面报制动故障。进一步分析,结合车辆供应

商在厂内连接器组装以及车辆在段内调试和售后整改

反馈情况,可得出人为操作不当是主要因素。造成连

接器针子缩针的主要原因为:1)并线时操作不当,插

头和插座定位槽没有对准的情况下连接,会使针子出

现歪斜,继续拧紧会出现针子缩针现象;2)由于连接

器插针依靠连接器内部绝缘体挤压固定,在电缆绞线

后插针受到非正常方向外力后,针子出现缩针现象。

4 整改方案

制定连接器普查方案,根据原因分析及 AB 连接

器结构和组装工艺,并结合现场实际情况决定主要针

对绞线、缩针和松动 3 类问题进行排查。

4.1 绞线排查

排查连接器内部屏蔽层绞线及线芯绞线类的问题。

需拆卸连接器查看,连接器拆卸部位顺序见图 9。

图 9 拆卸部位顺序

1 2 3

1- 插座外壳;2- 封线体固定尾附;3- 屏蔽接地箍固定附件

第17页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 13

质量控制

Quality Control

拆卸方法为:连接器插头插座保持并线状态,将

尾部波纹管与管接头分离后,使用皮带扳手松动图 9

中部件 2,然后再使用皮带扳手松动图 9 中部件 3。若

线缆破损需更换线缆,若线缆无绞线、破损和断股等

现象进一步排查是否有缩针,若有绞线而无线缆破损

现象待缩针排查完成需重新组装连接器和并线。

4.2 缩针排查

按照正确的拆卸顺序将连接器拆卸后,使用数

显游标卡尺对插针的缩进量进行测量。该型号标准

为 16 号接触体,公针为 6.6 mm±1.0 mm,母针为

2.6 mm±1.0 mm,若缩进量在组装标准要求范围内,

则插针安装正常,若缩进量不合格,则将插针送至与

绝缘体平齐,使用 2 mm 工装调整缩进量。重新组装

连接器后,进行插头插座的连接,利用插头插座公

母针自校正功能,调整母针的缩进量。若不满足要

求再解除连接器并线,继续使用数显游标卡尺进行缩

进量测量,判断该孔位安装是否存在问题。若缩进量

依旧超出连接器组装标准要求,对连接器插头体进行

更换。

4.3 松动排查

目视检查连接各安装部件的安装情况,包含中部

圆环、尾部圆环及波纹管。

中部圆环及尾部圆环上的防松标记若出现错位情

况,需擦除防松标记,并将连接器安装在固定的位置,

使用皮带扳手重新紧固,直至无法拧紧为止;若防松

标记无明显错位,需将连接器安装在固定的位置,使

用皮带扳手进行检查,若无法再拧动,证明安装正常,

若可继续拧动,则需拧至无法拧紧为止,并重新涂打

防松标记。

最终经过上述排查,发现了部分连接器质量问题

并严格按工艺规范操作对连接器进行了整改,消除了

列车运营安全隐患。

5 质量控制

车辆供应商及相应部件供应商应有独立行使权力

的质量检验机构及专职检验人员,具备完善的质量控

制程序文件、检验规程或检验作业指导文件、不合格

品控制等文件。检验人员能熟练掌握产品、检验方法,

对重要和关键工序或产品关键特性(风险点)设置质

量控制点,并进行标注。按规定进行首件检验(包括

关键 / 主要首道工序、关键 / 主要零部件首件)。评

估经返修、返工后的产品是否进行重新检测。对不合

格品处置应按程序执行,让步使用、放行仅对不符合

内控标准的产品须经有关授权人员批准。[2]

监造在生产及调试期间加强巡检,根据发现的问

题,督促车辆供应商通过“人、机、料、法、环、测”

六要素分析原因,并进一步制定整改方案和预防措施。

针对频繁发生质量问题的产品,究其原因,加强质量

管控力度,对产生原因、防范措施、整改效果进行跟踪,

形成闭环管理。

连接器从设计到使用,各工序都会对最终效果产

生影响。工序是产品形成的基本环节,工序质量是保

障产品质量的基础,结合六要素质量管理法,针对连

接器提出如下纠正措施:

1)对操作人员就 AB 连接器组装、并线、拆卸进

行专项培训,使操作者严格按工艺规范操作。

2)对来料进行严格验收,确保质量合格。

3)完善 AB 连接器工艺实施方案,使之避免再次

发生已存在的故障。

4)优化连接器组装工装,向操作者提供缩针检测

工具。

5)用游标卡尺抽查针子缩进量。

6)车辆制造商落实三检制,监造强化隐蔽工程

验收。

6 结束语

地铁车辆关键部件质量直接关系乘客安全,应确

保包括连接器在内的电气设备可靠性。连接器应该在

其组装、并线、拆卸和检查工序中严格按照工艺规范

执行,加强操作人员培训是重中之重,车辆制造商应

严格落实三检制,切实贯彻六要素全面质量管理理念,

监造巡检中加强关注隐蔽工程。AB 连接器在电器设

备连接中优点明显,其绞线、断股、缩针、松动等故

障通过规范操作是可以有效避免的。

参考文献

[1] 殷君,杨丹枫 .高压母线连接器故障分析及换型改

造 [J].轨道交通装备与技术 ,2015(05): 29-31.

[2] 刘喜双 .浅析构建铁路造修企业质量保证能力评

价标准 [J].设备监理 ,2022(01): 6-11+15.

第18页

14 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

如何做一名合格的核电工程项目质量总监

马新朝

(中国核电工程有限公司 北京 100840)

摘 要:合格的质量总监须采取卓越绩效目标管理方法持续改进,要建立健全目标责任体系、质量保证

体系、技术支撑体系;充分应用质保监查 / 监督方法维护体系持续有效运行;实施质量精细化管理,对重点

关键环节、工艺链及关键工艺实施 5M1E 预控措施;营造良好核安全文化氛围,建设质量信得过班组,推进质

量风险管控和缺陷排查治理,组织并持续推进质量大联检等质量活动,可实现工程零质量事件的良好绩效。

正确履职的做法可为各行业如何做合格的质量总监提供参考。

关键词:核电工程 合格 质量保证(QA) 质量总监

How to be a Qualified Nuclear Power Project Quality Director

Ma Xinchao

(China Nuclear Power Engineering Co., Ltd. Beijing 100840)

Abstract A qualified quality director must adopt excellent performance target management methods for

continuous improvement, and establish and improve target responsibility system, quality assurance system and

technical support system; and make full use of quality assurance supervision / supervision methods to maintain the

continuous and effective operation of the system; put forward measures for fine quality management, implement 5M1E

pre-control measures for key links, process chain and key process; create a good nuclear safety culture atmosphere,

build quality trustworthy teams, promote quality risk control and defect troubleshooting and governance, organize and

continue to promote quality activities such as quality joint inspection, which can achieve good performance of zero

quality events in the project. The correct performance of duties can provide reference for how to be a qualified quality

director in various industries.

Keywords Nuclear engineering project Qualified Quality assurance(QA)Quality director

中图分类号:TB497 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0014-05 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.004

作者简介:马新朝(1974 ~ ),男,硕士,正高级工程师,

从事田湾核电项目 3 ~ 8 号机组工程建设管理工作。

通讯作者:马新朝,E-mail: mxccnnc@126.com。

(收稿日期:2022-05-08)

质量总监是工程现场专门负责质量保证体系建设、

有效运行及维护,管理本单位质量活动和服务工程质

量的关键岗位,组织工程施工质量验收、技术方案及

工艺执行情况监督的管理等工作,责任重大。质量总

监工作中须注重过程控制方法并考虑如何强化技术管

理、有效落实质量控制方法和工具、提供高质量置信

度和顾客满意度,协助项目总经理促进工程有序进行,

合格的质量总监必须正确履职!

组织建立清晰的质量管理责任目标和稳定有效运

行的质保体系,营造良好的核安全文化氛围、持续改

进提高是质量总监的终极任务。采取 QA 分级管理、

监查/监督及预控,全过程控制实施项目管理,可分为:

完善体系及持续改进,持续推进施工质量体系标准化、

全面质量管理,分析、辨识质量风险,做好质量控制,

保证各方面活动、月 / 季 / 年度及整个建设周期的工

程质量,实现质量零事件 / 事故目标。

1 关注质量管理信息前沿

质量总监须一专多能,能灵活处理工程管理中的

突发技术、质量问题,具备丰富的质量管理知识、经

验和领导力,在此基础上要熟悉工程建设质量领域诸

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PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 15

质量控制

Quality Control

如《中华人民共和国产品质量法》《中华人民共和国

核安全法》《中华人民共和国合同法》《中华人民共

和国民法典》等各类法律法规,熟悉核电工程建造规

律并认识核工程独特的管理技术;须及时联络中国质

量管理协会、核工业勘察设计协会、中国设备监理协

会、中国建设监理协会等质量相关管理协会,特别是

要同核与辐射安全管理局建立充分的沟通协调机制,

掌握最新的质量管理信息、前沿的管理知识及核安全

管理要求;须熟悉核工程合同范围,熟悉设计、施工、

采购标准、标准强条文及管理规定,做到分层分类、

理清脉络,能在核工程的建设过程中充分应用。

2 建设质量保证体系

严格按照 HAF003《核电厂质量保证安全规定》,

结合 GB/T 19001—2016《质量管理体系 要求》以及

业主的管理要求,建立健全核电工程质保体系、项目

组织机构,以业主质量保证大纲为总纲领,策划项目

质保大纲及质量规划,完善质量管理程序(如单项、

单位、分部、分项及检验批的划分,验收、竣工交工

程序),有效指导项目管理。

2.1 构建质量责任体系

严格质量责任制,以高度的责任心正确履职,对

自己的工作质量负责;组织质量目标责任分解,细化

至每个人,实施“计划→验证→考核”绩效管理,讲

究方式方法动态控制,应用“火炉原理”实施质量管

控,对发现的质量问题及缺陷及时处理,保证质量计

划、行为、结果能控、在控,质量可追踪、可溯源、

可传递。

2.2 健全培训教育体系

严格落实三级教育培训制度,将“培训、考核、授权、

上岗”[1] 的核电特质理念充分落实,做到授权范围作

业管理,不超越资质施工;培育优秀的核安全文化,

营造人人重视质量的良好施工氛围。

按照 HAF601《民用核安全设备设计制造安装

和无损检验监督管理规定》、HAF602《民用核安全

设备无损检验人员资格管理规定》、HAF603《民用

核安全设备焊接人员资格管理规定》等系列法规制

定专项管理制度,对射线检测(RT)、超声波检测

(UT)、相控阵超声检测等检测人员,对焊工及焊接

操作工等特殊工种必须严格执行 HAF602、HAF603 等

法规的要求复证及技能再验证,确保资格持续有效,

持证作业。

培训诸如“卓越绩效评价、精益管理评价、企业

6S 管理、质量统计分析技术及方法、平衡计分卡、统

计技术、根本原因分析”等质量管理新理论、新方法、

新模式,提升项目质量管理技能。

对质保监查员、注册 QC 诊断师、质量检查员等

质量注册类工程师实施资格持续管理,制定继续教育

培训计划,保持能力与专业及其发展相适应;对工程

技术人员实施年度复训,沉淀经验、优化技术、转换

能力,提升质量管理能力。

2.3 做好技术支持体系管理

做好技术管理及优化,充分发挥总工、质量总监

的职能,通过优化技术、完善方案实施源头质控;组

织专家严审施工方案保质量、评审专项方案保安全;

充分应用质量预警、检查、评估、绿色环保技术预控

施工质量。

● 2.3.1 充分应用预警与评估技术

通过质保监查和监督,现场工程质量抽检验收,

分析施工过程数据及质量趋势,按质量趋势分析结果

对施工承包商预警、提示,督促改进。

针对体系建设及管理制度的运行进行阶段性内

部 / 外部评估和同行评估,分析薄弱环节,持续改进。

● 2.3.2 强化绿色施工技术

须不断实施技术改进和创新来提高工程质量和施

工效率,优化工艺做到科学环保,既减少施工劳动强

度又保证质量,用质量促进度:如将仰焊位(4G)

改为平焊位 (1G),降低操作的难度等;优化管道模块

施工和重型设备平衡吊装模式等技术,保证施工质量

安全。

质量总监须对工程质量及各类细节变化(如施工

方法变动、参数改变等)保持高度敏感,高度重视人

员的工作质量,严肃施工工艺纪律,约束各职能部门,

用施工方案和工艺的科学精准、绿色环保保证质量可

靠,用严谨的监督来保障流程正确。

● 2.3.3 应用智能信息化技术

充分学习并应用新技术、新工艺、新流程、新装

备、新材料 [2] 等信息化管理技术,保证工艺先进;采

用 BIM (Building Information Modeling) 及 3D 模拟技

术、激光扫描技术、VR(Virtual Reality) 虚拟现实技术

第20页

16 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

等技术手段实现技术、建造的全过程质量控制,并采

取 BIM 及 3D 模拟等可视化、信息化安全技术交底,

交底要覆盖施工、质量验收、消防及应急救援等方面,

能指导施工,做到能预防、能控制、会处理。

建立质量管理 App、微信 NCR 处理平台,设置视

频监控、云台摄录像、智能分析和报警技术,监控物

料管理、施工人员行为、智能信息化分析和云计算并

与工程管理相结合,控制好现场人员的质量违章,保

证施工质量。

2.4 质量控制体系管理

建立健全项目组织机构,配备能力与岗位相配的

管理人员,保持资格持续,明确分工。从质量方针、

目标、制度、操作文件方面建立健全质量控制体系,

管控好施工单位、监理、总承包 / 业主的一级、二级

及三级质控体系和质量控制结构,实现班组、专业施

工部、项目部能分专业、分阶段实施质量控制。

质量纵深管理,实现现场各级质量管理人员职能

共享,人人做质量的最后一道屏障。应用防人因失误

方法及工具,从时间顺序、空间逻辑、工艺流程和工

序逻辑等不同维度综合质量活动,辨识施工工艺链、

流程链、管理活动中的质量风险,消除隐患,实现本

质质量的管理效果。

2.5 维护质保监督体系

健全质保监督体系,完善监督大纲、程序文件、

监督细则,在工程建造过程中不断通过管理评审、监

督 /监查和运行维护,保证体系有效改进,更符合实际。

对现场所有管理部门的工作、施工承包商的质量

管理体系通过人员访谈、文件检查、作业质量行为观

察和核安全文化调查,发现薄弱和不断纠偏,维护体

系有效运转。

2.6 强化经验反馈体系

核电工程建设系统的质量事件需要及时反馈信息,

通过警示教育、分析缺陷及事件产生的根本原因,找

出质量问题的致因因素及薄弱环节,针对性提出整改

措施,并对经验反馈的有效性进行持续管控,采用如

加强受控文件管理、提升文件编制水平、严格独立验

证等方式杜绝同类事件再次发生,并从管理、技术、

状态、环境、质量行为 5 个方面制定长效制度,切实

改进提升。

3 实施质量精细化管理

合格的质量总监须重视质量体系管理及现场活动,

实施精细化管理,杜绝“有时间返修、返工,却没有时间

一次性把工程做好”[3] 的不良现象,同时杜绝质量过剩。

3.1 质量风险分级管控及缺陷排查治理

能准确把握核电工程建设特点,按照施工不同阶

段、不同专业,分级控制风险,推进质量隐患排查,

将预防工作科学化、标准化、信息化,实现把风险控

制在缺陷 / 隐患形成之前,把质量缺陷 / 隐患消灭在

工程交工之前,并形成常态管控机制。

● 3.1.1 质保分级管理

对工程施工物项按质量保证 I 级、II 级、质保无

级分级管控,总承包单位可选择以下 2 种方式分级管

理:1)对施工单位的监查 / 监督活动的有效性进行

选点控制,以保证分级管理效果;2)对施工承包商的

施工活动制定监查 / 监督计划,按计划对质量保证工

级、II 级物项的质量计划(QP)施工关键点选点监督,

以保证质保分级管理的成效。针对核级材料验收与反

应堆系统相关物项的施工见证点要随机的定期监督 /

监查,确保施工活动严格按程序方案执行,从而控制

好核心物项的施工活动和活动质量。

● 3.1.2 质量风险分级管控

对工程施工物项按核安全等级划分为安全 I 级、

II 级、NC 级进行分级管控,协调各级质控部门实施质

量计划管控,设置 H、W、R 质量见证点进行过程见证,

对工序质量链、施工方案各个环节和细节的执行情况

进行重点检查和监督,预控质量风险并严格技术管理,

消除风险,杜绝风险转为质量缺陷 / 隐患。

● 3.1.3 组织质量大联检,消除质量隐患

按工艺流程、施工工艺链实施质量风险分析管控,

每季度组织质量大联检,治理并消除工程质量缺陷和

各专业通用施工缺陷,保证工程建造过程质量。

3.2 核安全文化建设

今天的工程质量就是明天的核安全。组织项目各部

门严格推进安全生产标准化和核安全文化建设,对标先

进、培训先进。统一标准化管理内容,特别是目标职责、

教育培训、制度化管理、防人因失误方法和工具、质量管

理工具和方法、质量档案及记录管理等,必须协调一致,

形成特色项目质量文化,强化宣传,使全员充分理解和

第21页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 17

质量控制

Quality Control

认可核安全文化内涵。对现场重点部位、关键环节建立

工程质量样板区和标准示范区;实施安全技术交底可视

化、样板化,提升全员的质量管理意识和营造浓厚氛围,

形成遵守工艺纪律、不违规作业的良好习惯,从个人、领

导及组织 3 个层面推进卓越核安全文化建设。

个人层面形成人人交流质量,培育质疑的工作态度、

严谨的工作方法,质量人人有责;领导层面决策体现质

量第一,做质量的表率,构建项目内部关系的高度信任;

组织层面要识别并解决问题,认识核技术的独特性,建

立学习型组织,构建公众和谐的外部关系 [4],从而相互

影响并推进、提升全员的综合质量管理水平。

3.3 质量信得过班组达标建设

班组的工作质量直接影响工程质量。因此,质量

总监必须侧重于质量信得过合格班组 [5] 的达标建设,

强化质量绩效管理,掌握事故致因理论和事故链控制

技术,充分理解“质量在我手中”工程质量属性与施

工进展相统一的本质质量因果伦理,用理论指导实践,

通过提升每个班员的工作质量,保证工序质量,从而

确保工程质量。

统计缺陷种类、发生部位和频率,分析产生质量

缺陷的根本原因,预防质量缺陷要从班组做起,实施

现场改善,才能保持有序的工作状态,6S 状态才能真

正落实,施工全过程质量才能有效受控。

● 3.3.1 推进群众性质量活动

实施精益化管理,动员班组实施 QC 攻关,工艺

质量小改进、小创新;动态管理施工工艺执行,形成

良好施工习惯;优化设备维护保养规程,维护设备,

作业机械精细化;开展合理化建议、师徒结对子攻关;

6S 管理;举办阅图讲图大赛、工艺我来讲等 PPT 演讲

授课活动,开展特殊工种施工质量技术大比武、专项

技术练兵等活动。一次性把事情做彻底、做合格,减

少浪费及返修,提升质量验收一次合格率。

● 3.3.2 健全质量记录管理

监督施工班组按“过程有记录、完工有报告、报

告有结论、结论要正确”的要求及时形成施工记录,

从工艺施工逻辑、工序逻辑、时间顺序等方面综合管控,

保证记录有效、完整;对各类质量活动必须实施闭环

管理验证,追溯记录的开启、关闭,保证逻辑严密有效。

3.4 质保体系运行与维护

负责项目质量保证体系的有效运行和维护,组织

质量检查、大联检、日常巡检、专项检查等工程实体

检查活动,展开体系薄弱环节及诊断,促进改进;开

展如质量技术比武、技能比赛、知识竞赛等各类质量

管理活动,促进现场质量水平提升。

质量总监组织质保监查、监督、联合审查、文件

审查等质量保证活动,开展供应商评价、源地评价、

防人因失误知识竞赛等各类质保提升活动,做质量保

证体系的维护者,保证体系运行正常有效。

3.5 工程质量创优

督促设计院申报设计奖,组织参建单位总结 QC

成果、技术专利和工法、科技成果及知识产权,创建

绿色、安全、文明施工现场及质量样板工程,总结五

新技术转换和应用,沉淀质量管理经验,积累工程业绩,

用工程质量创优来提升全员质量水平。

4 抓好质量验收工作

4.1 质保管理记录管理

策划并管理好质量活动记录,质量总监每年要做

好质量监督规划,形成制度,将质量管理所形成的成

果有效记录(工作中的所有来往函件、上传下达文件),

形成质保管理周报、月报、季报和年报,按照记录规

则进行整理,形成履职材料,形成经验反馈机制,供

管理总结和提升参考。

核电项目所形成的竣工文件、质量缺陷排查 / 检

查、巡视检查等记录等质量活动,照片、影音资料、

慕课(MOOC)、培训教材等,建造质量事件报告、

质量趋势报告、不符合项报告(NCR 报告)、监督

监查报告、管理评审等报告,清单式管理均按 DA/T

28—2018《建设项目档案管理规范》等标准的要求形

成归档档案,及时存档。

4.2 优化验收标准

注重质量经济相匹配原则,不过分提升、不无限

提高工程验收标准,组织验收工程质量。在工程建造

过程中将设计、采购、土建安装标准对标和优化,消

除标准不一致、不自洽问题,减少质量过度浪费。

5 做好质量预防工作

提升全员的质量意识,充分发扬“事业高于一切、

第22页

18 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

责任重于一切、严细融入一切、进取成就一切”的核

工业精神,针对影响质量的各种因素实施全面质量管

理和预控,控制干系人的工作质量来保证工序质量、

工艺链的工作质量,继而保证工程施工质量。

5.1 建立工程质量安全共同语言

充分熟悉工程五、六级进度计划,形成质量、安

全、进度相协调的“共同语言”,只有知道将要做什么,

才能预控施工相关的“人、机、料、法、环、测”六因素,

才能规避风险、消除隐患,工程质量才能有效保证。

5.2 控制重点关键环节

重点控制供方评价、资格控制,试验室监督检查,

第三方试验室(金属试验室等)、无损检测试验室、

理化检测试验室专项检查,保证这些关键环节不出差

错。尤其对供应链各环节进行预防,控制好易造假因素,

把好材料验收、原材料验收关;对第三方检测报告弄

虚作假、施工记录作假等关键环节进行管控,确保现

场 5M1E 符合要求,从而保证质量。

5.3 控制关键施工工艺

核电工程必须控制好焊接及热处理、无损检测和

机械安装装配这 3 项关键施工工艺。从焊材复验、焊

接 / 热处理工艺评定、工艺规程,现场焊接 / 热处理,

焊机的人机适应熟悉程度,焊接工艺纪律执行。确保

精密准确的测量工艺和检测方法作业;保证关键工艺

处于合格状态;对机械装配工艺的环境清洁度控制、

大螺栓螺纹的装配工艺和成品保护、零部件装配公差

管理均须制定专项施工方案和确保质量的控制措施。

6 结束语

合格的质量总监不但要有明确的质量管理思路、

流程和质量领导力,更要与项目领导班子成员相互配

合和交流协作,目标导向、形成管理合力、培养卓越

质量文化,注重质量经济理论的正确应用,掌握缺陷

致因理论,全面思维、系统思维、底线思维,明确项

目质量目标,质量预控为先,充分发挥“事中控制及

事后控制”的过程控制原理,树理念、建体系、带队伍、

强技术、管风险、治缺陷、协各方,积极解决现场工

程质量中的薄弱环节。通过工程的历练,锻炼、培育

人才,更有效地做好质量管理及监督工作,实现工程

建设目标。

按上述质量管理活动及方法实施现场质保活动,

要么已是合格的质量总监,要么已经走上合格的质量

总监之路。

参考文献

[1] 马新朝 . 核电工程安装施工管理优化改进 [J].设备

监理,2021(03):56-61.

[2] DL 5009.1—2014 电力建设安全工作规程 第 1部

分 :火力发电 [S].

[3] 马新朝 . 核电工程提高管道焊接进度控制效果的

措施 [J].焊接技术,2021,50(02):76-84.

[4] Q/CNNC GB 8—2021 卓越安全文化基本原则 [S].

[5] T/CAQ 10204—2017 质量信得过班组建设准则 [S].

书 讯

T/CPASE GP 018—2022 燃气气瓶充装

安全责任保险服务导则 56.00 元

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T/CASEI 016—2023 场(厂)内专用机动车辆

定期(首次)检验作业指导书编写规范 30.00 元

特种设备法律责任案例 150 例 135.00 元

承压特种设备生产和充装单位许可鉴定评审实务

78.00 元

NB/T 10936—2022 电加热锅炉技术条件 35.00 元

NB/T 10937—2022 锅炉水(介)质处理检验导则

35.00 元

NB/T 10938—2022 绕管式热交换器 85.00 元

NB/T 10939—2022 锅炉用材料入厂验收规则 28.00 元

NB/T 10940—2022 火力发电厂排汽消声器

技术条件 28.00 元

NB/T 10941—2022 小型锅炉和常压热水

锅炉技术条件 45.00 元

联系人:孙海祥 王源 010-59068616

第23页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 19

质量控制

Quality Control

大尺寸光伏组件质量问题分析及对策

吴 琼 1

温友超 1

李茂林 1

郗 航 2

赵 磊 2

(1. 西安益通热工技术服务有限责任公司 西安 710032)

(2. 西安热工研究院有限公司 西安 710054)

摘 要:随着国内光伏市场的迅猛发展,大尺寸光伏组件装机趋势已成为行业共识。随着相关研究的深入,

大尺寸光伏组件产品制造差异化越来越明显,由于各制造厂的产品制造水平参差不齐,导致大尺寸光伏组件

生产制造质量问题频发。基于此,本文统计分析了大尺寸光伏组件在生产制造中产生的质量问题类型,并从

工艺、材料、人员、检测手段、标准规范、存储运输等方面详细分析了导致大尺寸光伏组件质量问题频发的

主要原因,提出了大尺寸光伏组件质量控制策略,以期为光伏组件质量提升提供参考。

关键词:大尺寸光伏组件 质量问题分析 全过程质量控制

Analysis and Countermeasures on Quality Problems of Large-size PV Modules

Wu Qiong1

Wen Youchao1

Li Maolin1

Xi Hang2

Zhao Lei2

(1. Xi'an Yitong Thermal Technology Service Co., Ltd. Xi'an 710032)

(2. Xi'an Thermal Power Research Institute Co., Ltd. Xi'an 710054)

Abstract With the rapid development of domestic photovoltaic (PV) market, large-size PV modules installed

trend has become the industry consensus. With the deepening of the research, the large-size PV modules manufacturing

differentiation is more and more obvious. Each factory production level is uneven which is leading to large-size PV

modules manufacturing quality problems. Based on this, this paper statistically analyzes the types of quality problems

in the production and manufacturing of large-size PV modules, and analyzes in detail the main reasons leading to

frequent quality problems of large-size PV modules from the aspects of process, materials, personnel, detection means,

standards, storage and transportation, the main reasons for the frequent large-size PV modules quality control strategy

is proposed, so as to provide reference for PV module quality improvement.

Keywords Large-size PV modules Quality problem analysis Whole process quality control

中图分类号:TB497 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0019-05 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.005

作者简介:吴琼(1988 ~ ),女,硕士,工程师,从事光伏

设备监理及科研工作。

通讯作者:吴琼,E-mail: wuqiong.0702@163.com。

(收稿日期:2022-11-10)

1 大尺寸光伏组件概述

随着光伏发电成本进一步降低以及电力市场化交

易的开展,预计“十四五”期间,我国光伏装机容量

将持续提升。截至 2021 年底,我国光伏发电并网装机

容量达到 3.06 亿 kW,突破 3 亿 kW 大关,连续 7 年

稳居全球首位 [1]。光伏组件为光伏产业链中最核心的

设备,其制造、运输、安装质量的好坏对光伏电站运

行起着至关重要的作用。已有统计数据显示建成 3 年

以上的光伏电站中 30% 的电站已出现不同程度的质量

问题,有的光伏电站在运行 2 ~ 3 年后,其组件衰减

率达到了 3.8% ~ 7%,远高于国家规定的 2.7% ~ 3.5%;

有的光伏电站在运行 3 年后,其组件衰减率达到

68%;而个别光伏电站在运行 1 年后的组件衰减率高

达 30%[2-3]。随着国内光伏市场的迅猛发展,大尺寸光

伏组件装机趋势已成为行业共识。但是针对大尺寸光

伏组件的制造水平各制造厂存在差异化和参差不齐的

现象,导致质量问题各式各样 [4]。本文针对大尺寸光

伏组件生产中频发的问题进行了系统的统计,并阐述

了问题产生的原因,最后给出了全过程质量控制策略

第24页

20 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

应对目前存在的问题,旨在对大尺寸光伏组件的质量

管理提供指导。

2 大尺寸光伏组件制造质量问题

在光伏组件的制造已经建成了科学高效的制程,大

尺寸光伏组件大体的工艺流程 [5] 为:电池检测→正面焊

接→背面串接→敷设→层压→毛边去除→边框安装→接

线盒焊接→测试→分档入库。在对大尺寸光伏组件生

产制造监理过程中,笔者对 2022 年前三季度监理的约

600 MW大尺寸双面光伏组件生产过程中包括材质性能、

工艺装配、性能试验等十余项不同类型的典型质量问题

进行了统计,统计结果见表 1。根据前三季度的统计数据

计算出各类型缺陷占比情况,如图 1 所示。

缺陷类型 第一季度 第二季度 第三季度 合计

表面缺陷 21 27 12 60

材质性能 13 11 15 39

工艺装配 69 99 104 272

焊接缺陷 5 4 3 12

清洁度 1 5 3 9

设计缺陷 1 10 10 21

性能试验 213 301 222 736

油漆包装 3 7 3 13

边框厚度缺陷 0 4 3 7

结构尺寸 0 1 0 1

其他 20 69 80 169

总计 346 538 455 1 339

表 1 质量缺陷类型统计 个

图 1 各类型缺陷占比统计

55%

13% 4%

20%

1%

1%

1%

3%

0.07% 0.5%

2%

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以下根据图 1 统计的质量缺陷占比情况,详细介

绍性能试验、工艺装配及其他缺陷排名前 3 的高发质

量问题。

性能试验质量缺陷主要包括功率、电压、电流、

内阻、填充因子、辐照度、耐压和绝缘等不满足技术

协议或企业标准要求。图 2 ~图 3 为监理过程中发现

的性能试验典型质量问题。

图 2 辐照度不符合要求

图 3 电压不满足要求

工艺装配质量缺陷主要包括电池片隐裂、电池片

虚焊、电池片断栅、电池片划伤、电池片焊带偏移、

组件焊带夹杂、电池片间爬电距离不足、组件铝边框

划伤、组件密封胶缺胶、组件气泡、组件背板凹坑等

不符合技术协议或企业标准。图 4 ~图 9 为监理过程

中发现的工艺装配典型质量问题。

图 4 焊带偏移

第25页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 21

质量控制

Quality Control

图 5 组件背板凹坑

图 6 组件边框划伤

图 7 电池片隐裂

图 8 电池片虚焊

图 9 电池片划伤

其他缺陷主要包含原材料代用、未报检组件直接

发往现场、点检巡检以及原材料出入厂检验文件记录

缺失、组件相关认证报告不齐全、组件正负极接线长

度不符合要求、组件不良品未进行替换、组件物料未

按照要求存放、生产设备技术参数设定不符、计量设

备未按照要求校检等不符合项。图 10 ~图 11 为监理

过程中发现的其他缺陷典型质量问题。

图 10 原材料代用 ( 供应商不符 )

图 11 设备参数设定不符

3 大尺寸光伏组件质量问题分析

根据大尺寸光伏组件生产制造过程中产生的质量

第26页

22 2023.01 设备监理

质量控制

Quality Control

问题,可以根据第 2 章所述质量缺陷类型,将大尺寸

光伏组件质量缺陷问题根据其严重程度分为三级,即

一级缺陷(一般缺陷)、二级缺陷(较大缺陷)、三

级缺陷(严重缺陷),具体划分见表 2。

序号 缺陷等级 分级项目 划分依据

1 一级缺陷

文件资料

不影响设备的安全、可靠性能,或

可通过简单的且成熟的工艺和检验方

法进行返工 / 返修或检验

原材料问题

工艺问题

测试问题

外观问题

包装运输

2 二级缺陷

文件资料

局部缺陷,不对设备安全立即产生

影响,但返工 / 返修后损害部分性能

原材料问题

工艺问题

测试问题

外观问题

包装运输

3 三级缺陷

文件资料

返工 / 返修后肯定达不到规定性能

考核数据,影响机组可靠性

原材料问题

工艺问题

测试问题

外观问题

包装运输

表 2 质量缺陷分级

产生上述质量问题的原因可以总结为以下 6 类。

1)人员管理难度大,且质量意识薄弱 [5-6]。现阶段,

我国大尺寸光伏组件制造企业对新入职员工的培训以

及操作人员的从业资质和培训考核普遍不规范。另外,

人员流动性较大、新进人员职业技能熟练度差、质量

意识薄弱等问题严重。2)制程过程追溯难。目前,部

分大尺寸光伏组件制造企业为了控制人力成本,各检

验环节人员配备不到位,造成检验项点记录不完全、

生产自检及质量专检项点检验不及时;另外,因人员

流动性大,检验人员经验不足,导致组件在制造过程

中,检验项点未执行或执行不及时,检验记录不规范

以及质量问题未被及时发现或处理不当,造成质量问

题无法发现或未处理。上述原因导致质量文件、生产

过程及设备检验文件无法完全追溯。3)原材料检验标

准难统一。大尺寸光伏组件制造业市场竞争加剧,光

伏组件价格趋于增长。为了获得更多利润,光伏组件

原材料质量参差不齐,而原材料使用对光伏组件结构

性能的影响并未被深入研究,导致生产的光伏组件存

在质量隐患。4)检验标准不统一。目前,大尺寸光伏

组件质量验收过程中争议较多的问题主要是质量缺陷

评判依据不统一。例如,组件气泡通常按照高宽比、

长度等参数进行分类,但各制造企业的缺陷评定标准

差异较大。5)控制技术不够。随着产业的进步,硅片

面积从 156 mm×156 mm 发展到 182 mm×182 mm、

210 mm×210 mm、220 mm×220 mm、230 mm×

230 mm 等,面积一直在增加,其电池、组件功率相应

大幅增加。综合硅片尺寸的增大及组件产品跨度、设备、

工艺、辅材的不成熟度,产线升级难度和现阶段产品

良率几大因素来看,大硅片大尺寸组件面临的挑战对

其机械强度、热性能、安装、运输有待解决。6)运输

质量难管控。组件尺寸越大,也面临搬运、包装及安

装等问题。过大的组件尺寸,可能会导致组件摆放方式

改变而增加运输成本,同时组件破损率也会有所增加。

4 大尺寸光伏组件质量控制策略

为了保证大尺寸光伏组件质量,首要任务是制定

全过程质量控制 [7] 策略。针对大尺寸光伏组件的全过

程质量控制即从组件原材料进厂生产到光伏组件运抵

项目现场安装及投运后设备质量跟踪控制,控制方式

包括驻厂设备监造、光伏组件到货检、光伏电站运行

半年后的现场性能测试。

驻厂设备监造质量控制内容包括质量体系文件检

查、八大主材现场检查(电池片、光伏电池装胶膜

EVA、玻璃、焊带、硅胶、接线盒、背板、密封胶)、

生产工序检查、成品试验控制、特殊环节质量控制等,

具体项目如图 12 所示。

图 12 大尺寸组件驻厂监造质量控制内容

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为了进一步保证投运组件的性能,还需要预防因

第27页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 23

质量控制

Quality Control

运输过程导致的光伏组件损坏,设置光伏组件到货检

也是很有必要的,到货检除了需要检验光伏组件外观

以外更重要的是对组件进行 EL(电致发光)测试,找

出组件“看不见”的质量隐患。

光伏电站现场性能测试中光伏组件的测试内容包

括组件热斑检测、光伏组件 EL 测试、光伏组件衰减

测试。测试目的是发现光伏组件制造阶段及安装阶段

光伏组件质量控制措施是否有效,对质量管理效果进

行闭环验证。

另外,针对我国组件技术的现状,建议制造企业应

该先综合考虑组件制造与系统应用环节涉及的各项边界

条件,不仅要针对我国光伏现场特殊环境进行技术和工

艺改进,而且要尽快加大研发投入,选择高良率、技术与

配套成熟的技术路线,通过最稳妥的方式,伴随着技术

进一步成熟和产业配套升级来提高转换效率,并在加大

硅片尺寸及组件尺寸的同时配套相应的系统设计。

5 结束语

文章全面分析了大尺寸光伏组件生产制造过程中

产生的质量问题类型,多角度全方位对质量问题产生

的原因进行了深入分析,并给出了大尺寸光伏组件生

产质量控制措施。对光伏组件的质量提升和光伏行业

的健康发展具有指导意义。

参考文献

[1] International Energy Network. 2021 China electric

power big data report released![EB/OL]. http://www.

sohu.com/a/473840622_257552.2021-06-24/2022-

11-10.

[2] 李晓红 .国内三成光伏电站质量不合格 行业标准

亟待完善 [N].中国有色金属,2015(01):23.

[3] 张力菠,支若楠,鲁海望,等.光伏电站质量问题

根源的系统思考及对策 [J].太阳能 ,2020,(05):23-31.

[4] 王盛 强 , 邢 佳 , 齐 英 新 . 结 合 EL( 电 致 光 检

测 ) 解 析光 伏 组件质量 缺 陷 [J]. 科 技创 新与应

用 ,2021,11(19):110-112.

[5] 祁阳 . 光伏组件制程质量控制 [J]. 科技创新导

报 ,2019,16(04):129+131.

[6] 耿东 .晶硅太阳能电池组件车间主质量控制的分析

与研究 [J].品牌研究 ,2018(03):273-274.

[7] 罗奋生 .建筑智能化系统设备监理全过程质量控制

[J].设备监理,2020(03):45-47.

(上接第 4 页)

构建云平台安全运行风险防护体系,加强对于云监造

平台各使用人员的安全保密培训和信息安全技术培

训,只有建立制度,树立人员安全保密意识,具备信

息安全基本技能,才能让云监造平台更加安全可信。

5 结束语

设备监理关乎国家重要、关键基础设施建设,涉

及国家重大项目设计、制造、安装、运营等期间的重

要数据,云监造是非常有效的监理工具,如果数据和

信息的安全和保护得不到有效保护,将会给国家和集

体带来特别严重的损失。

在建设云监造平台的同时,应该设计和建立好一

套完善的信息防护体系,把数据和信息安全保护好,

保证云监造的有效应用和健康发展,保证国家重要建

设项目的正常开展。工程监理方、承包人、设备制造

商以及任何参加的当事人在保证监理工程质量的同时

还承担了资料和信息安全方面的保密职责与义务,承

担了不泄露其他国家机密或企业机密和自身私密数据

的法律责任。应该在数字化转型赋能智能制造,利用

云监造助力设备监理行业发展的同时,高度重视信息

安全、数据安全,保证监理行业的高质量发展。

参考文献

[1] 罗国平, 徐程程 ,罗太华 ,等.疫情常态化下的 EPC

项目设备监造风险探讨与对策 [J].设备监理 ,2021(07):

18-20+30.

[2] 宋继红 . 树立行业发展新理念 开创设备监理新局

面 [J]. 设备监理 ,2021(07) :3-4.

[3] 韦永凡 .云监造平台的应用实践研究 [J].中国设备

工程 ,2021(18) :11-12.

[4] 杨艳丽 ,乐冬 .谈央企引领探索工业互联网“无人

区”的责任担当 [J].新经济 ,2021(09) :77-79.

第28页

24 2023.01 设备监理

监理要点

Supervision Points

HARDOX 类耐磨钢焊接监造要点分析

司 丹 赵 军 张建国

(中煤设备工程咨询有限公司 北京 100011)

摘 要:HARDOX 类钢以其出色的耐磨性能,被大量应用于采煤工作面刮板输送机中部槽中间板和底部板

部件,与材质一般为 ZG30MnSi 的铸造槽帮钢进行异种钢焊接使用,焊缝承担着很大的强度性能要求,直接决

定着设备质量。因此本文通过对原材料焊接性能、焊接工艺进行分析,找出监造或质量控制的要点,为监理

工程师提供类似焊接过程监造的分析方法,供业内同行参考。

关键词: HARDOX 类钢 刮板输送机 异种钢焊接 监造要点

Analysis of Welding Supervision Points of

HARDOX Type Wear-resistant Steel

Si Dan Zhao Jun Zhang Jianguo

(China Coal Equipment Engineering Consulting Co., Ltd. Beijing 100011)

Abstract With its excellent wear resistance, HARDOX steel is widely used in the middle and bottom plate

parts of the scraper conveyor in the coal mining face. It is welded with the cast channel side steel made of ZG30MnSi

in general. The weld seam bears great strength performance requirements and directly determines the equipment

quality. Therefore, by analyzing the welding performance and welding process of raw materials, this paper finds out the

key points of supervision or quality control, and provides supervision engineers with analysis and control methods of

similar welding processes for reference by peers in the industry.

Keywords HARDOX steel Scraper conveyor Welding of dissimilar steel Key points of supervision

manufacturing

中图分类号:TB497 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0024-05 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.006

作者简介:司丹(1984 ~ ),女,硕士,工程师,从事设备

监造、后评价、设备报废的咨询、分析、评估工作。

通讯作者:赵军,E-mail: zj5c216@126.com。

(收稿日期:2022-11-24)

1 HARDOX 类耐磨钢板材料介绍

HARDOX 类钢是瑞典钢铁奥克隆德有限公司

(SSAB)生产的一种具有很高的耐磨性的特殊结构

钢,国内译名为哈道斯钢或悍达钢,它属于低合金

高强度耐磨钢板,具有很好的耐磨性和一定的冷弯

性。HARDOX 耐磨钢板类主要有 HARDOX400、

HARDOX450、HARDOX500(其中 400、450、500 分

别表示该钢的布氏硬度值,一般来说硬度越高,耐磨

性越高,如 HARDOX450 这种耐磨钢的平均硬度为

450 HB,经过淬火或淬火加回火,具有好的马氏体 -

贝氏体金相组织)。部分国内外耐磨钢板的化学成分

及机械性能分别见表 1 和表 2。

由表 2 中的机械性能指标可以看到,该类板的

硬度高,抗拉强度高,屈强比高,另外还有良好的

冲击韧性。HARDOX 类钢出色的耐磨性是采用表

面热处理淬火回火调质而来,所以其合金成分得

以保持,加工工艺上表现为易于机加工、弯曲和

焊接,使用性能上能承受重度冲击,典型应用于采

石和采矿中矿石的装载和倾倒。据美通社《SSAB

瑞典钢铁推出新一代 HARDOX(R)500Tuf 悍

达 钢 耐 磨 钢 板》 一 文 介 绍, 使 用 HARDOX(R)

500Tuf 生产的自卸车车厢底板全负荷使用一年的磨

损量仅为 0.3 mm[1],从而大大延长了类似自卸车车

身、挖掘机铲斗、破碎机等类似设备的使用寿命。

第29页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 25

监理要点

Supervision Points

表 1 部分耐磨钢板化学成分

材料牌号 板厚 /

mm

σ0.2/

MPa

σb/

MPa

δ 5/

%

90°冷弯

D = 3a

硬度 /

HB 附注

JFE-EH400 δ40 950 1 200 15 完好 ≥ 401 日本产

HARDOX450 δ20 1 200 1400 10 完好 425~475 瑞典产

B-Hard450C δ10~50 — ≥ 1 300 δ50 ≥ 9 完好 400~480 宝钢产

WNM450B ≤δ50 ≥ 1 000 ≥ 1200 δ50 ≥ 8 完好 410~490 舞钢产

表 2 部分耐磨钢板机械性能

材料牌号 C Si Mn P S Cr

HARDOX450 Max

0.23

Max

0.70

Max

1.60

Max

0.025

Max

0.010

Max

1.40

B-Hard450C 0.19 ~

0.31

0.10 ~

0.50 ≤ 1.45 ≤ 0.015 ≤ 0.010 0.30 ~

1.20

WNM450B ≤ 0.26 ≤ 0.70 ≤ 1.60 ≤ 0.025 ≤ 0.010 ≤ 1.50

JFE-EH400 Max

0.25

Max

0.55

Max

1.60

Max

0.030

Max

0.030

Max

0.40

材料牌号 Mo B Ti Ni Al 附注

HARDOX450 Max

0.60

Max

0.004 — Max

0.25 — 瑞典产

B-Hard450C 0.10 ~ 0.50 ≤ 0.0025 ≤ 0.030 ≤ 0.50 ≤ 0.05 宝钢产

WNM450B ≤ 0.50 ≤ 0.004 — ≤ 0.50 — 舞钢产

JFE-EH400 — Max

0.004

0.005 ~

0.02 — — 日本产

%

2 HARDOX 类耐磨钢板在煤矿机械设备上

的应用

HARDOX 类耐磨钢板在我国煤矿机械中应用始

于 20 世纪 90 年代中期,从瑞典引进,在此之前,我

国煤矿机械行业为解决采煤工作面刮板输送机的高磨

损部位,提高产品使用寿命,采取了很多措施,实践

了多种途径,在当时取得了一定的效果,其主要方法

是采用堆焊耐磨材料层或局部热处理来提高硬度,达

到耐磨的目的。但局限于堆焊耐磨材料层只宜在局部

进行,如大面积或整个钢板件上全平面堆焊耐磨层,

会出现效率低且成本高;热变形大,不便整形;堆

焊面光滑度不足,运行阻力大,噪声大等弊病。而

HARDOX 耐磨钢板类的高硬度是在轧钢厂轧制工艺过

程中经表面热处理而形成的,所以一经引进应用,在

煤矿机械行业迅速普及,并获得广大煤矿业主的认可。

继瑞典之后日本也开发有 400 HB 硬度值的耐磨板,如

JFE-EH400 耐磨钢板,进而国内一些钢厂纷纷效仿生

产,国产化中出现了多种企业品牌,如宝钢和舞钢的

产品等。

HARDOX 类耐磨钢板在煤矿机械中的应用,尤以

煤矿采煤工作面刮板输送机的应用量最大,且最为典

型的是刮板输送机上的部件中部槽。如一部刮板输送

机整机的长度为 200 m 时,中部槽全部件的长度约占整

机长度的 90%;每节中部槽的长度一般在 1.5 ~1.75 m

范围,它的数量也相当可观,一般在百件以上。因此,

要研究 HARDOX 类耐磨钢板在煤矿机械中的应用,

首先就要研究其在采煤工作面刮板输送机中部槽上的

应用。HARDOX 类耐磨钢板在中部槽上主要以中间板

和底部板的构成存在,两侧为铸造槽帮钢,一侧称铲

板槽帮,另一侧称挡板槽帮;铸造槽帮钢的材质一般

为 ZG30MnSi。中部槽单件及总装配后的照片分别见

图 1 和图 2。

图 1 输送机中部槽槽体照片

图 2 输送机总装后照片

从图 1 和图 2 可以看出,中部槽槽体中间与刮板

和传送链条接触面的部位为零件“中板”,即为主要

负载磨损面;中间下部即为零件“底板”,它们所用

材料正是 HARDOX 类耐磨钢板。其中板厚度一般在

δ30 ~ 60 mm,底板厚度一般在δ25 ~ 40 mm。

3 HARDOX 类耐磨钢的焊接特性分析

3.1 关于 HARDOX400 以上耐磨钢的碳当量

HARDOX400 以 上 的 耐 磨 钢,σ0.2 值一般在

第30页

26 2023.01 设备监理

监理要点

Supervision Points

900 ~ 1 200 MPa 范围,它属于低合金高强度钢范畴。

以表 1 中的上海宝钢出产的 B-Hard450C 为例,计算

出它的碳当量 CE (JIS) 为 0.74% ( 如日本出产的 JFEEH400 耐磨钢板的 CE (JIS) 为 0.62%),均大于 0.60%,

由此可见这类钢的碳当量高,焊接性差。因这类钢的

供货是在淬火 + 回火状态下,故本文采用式(1)计

算碳当量。

CE(JIS)=[C+Mn/6+Cr/5+Mo/4+V/14+

Si/24+Ni/40]×100% (1)

注:因国外技术保密原因,瑞典所产 HARDOX450

钢的化学成分只提供了最大值,因无范围而不能计算

出接近实际的碳当量值,故选用上海宝钢产 B-Hard450C

为例。

3.2 HARDOX 类耐磨钢的焊接特点

为了强化这类钢的耐磨性,主要提高了它的硬度

值,同时也提高了它的抗拉强度和屈强比,特别是

Mn 、Cr、Mo 元素的含量较高,使得淬硬倾向较明显。

这类钢的焊接特点为:一是容易产生冷裂纹,二是容

易产生热影响区脆化。为了使这类钢焊后的机械性能

达到设计要求,焊接时应保证奥氏体的热影响区有足

够的冷却速度,以便顺利获得低碳马氏体或下贝氏体

组织,防止焊接裂纹的产生和提高热影响区的韧性。

这类钢的焊接性差,焊接时除要严格控制氢,防止产

生氢气孔、氢白点外,比较有效的措施是适当地提高

预热温度,即延长 t8/5 的时间 [2];或预热和后热组合,

以防止冷裂纹和再热裂纹的产生及热影响区脆化。

3.3 HARDOX 类耐磨钢的异种钢焊接特点

在实际产品中往往会遇到 HARDOX 类耐磨钢与

不同钢种牌号的板材、锻件、铸钢件的焊接,通常称

为异种钢焊接。这里焊接性最差的应是 HARDOX 类

耐磨钢与铸钢件的异种钢焊接,因一般铸钢件的含碳

量较高,其马氏体转变温度较低,有较大的淬硬和热

裂倾向;由于铸钢件容易存在气孔、夹杂等铸造缺陷,

又因其金属晶粒度粗大,导致在铸钢件一侧的近缝区

宜出现焊接缺陷而降低焊缝的机械性能,特别是冲击

韧性。以铸钢件 ZG30MnSi 为例,这类钢与 HARDOX

类耐磨钢板的异种钢焊接特点是,它的焊接薄弱环节

是在 ZG30MnSi 一侧的近缝区,容易出现粗晶区脆化;

ZG30MnSi 的碳当量约为 0.54%,若焊接工艺及操作不

当,有产生裂纹倾向。ZG30MnSi 的化学成分和机械

性能分别见表 3 和表 4,表 4 的机械性能为正火状态

下数值。

材料牌号 σb/MPa σs/MPa δ/% ψ/% Ak/J 硬度 /HBW

ZG30MnSi 590 345 12 29 30 204 ~ 241

表 4 ZG30MnSi 机械性能

表 3 ZG30MnSi 化学成分

材料牌号 C Mn Si S P 残余元素总量

ZG30MnSi 0.25 ~ 0.35 1.10 ~ 1.40 0.60 ~ 0.80 ≤ 0.025 ≤ 0.025 ≤ 0.10

%

3.4 焊接方法及工艺

HARDOX 类耐磨钢的异种钢焊接方法,通常采

用熔化极气体保护焊、药芯焊丝气体保护焊及焊条电

弧焊。但在中、厚板的焊接中一般采用多道多层焊工

艺,多道多层焊的优点是:1)对焊接接头的熔深好;

2)可以有效地控制层间温度,防止焊缝金属过热;

3)对前道焊缝有后热作用,可以缓冷,降低冷却速

度;4)有细化焊缝金属晶粒的作用;5)保证焊接接

头的机械性能等。如在采煤工作面刮板输送机上使用

的 φ1.6 焊丝,通常焊接电流为 300 ~ 350 A,焊接电

压为 30 ~ 34 V,焊接速度要根据合理的焊接线能量

来决定,即不能过大也不能过小 [3]。

3.5 焊后热处理

焊接结构件的焊后热处理方式主要有:1)在炉外

对焊件采取保温措施起到缓冷作用,防止冷裂纹的产

生;2)在炉外对焊件的焊缝进行局部热处理,消除焊

接应力;3)入炉对焊件进行热处理达到消除应力及消

氢的目的,此举主要是针对焊件焊后有精加工工序,

有保证尺寸精度的需求,具体的应用要根据实际情况

而定。对于 HARDOX 类耐磨钢的焊接结构件来说,

焊后若无切屑加工或焊后加工精度要求不太高的工件,

煤矿机械行业一般不采取炉内焊后热处理的方法,因

为它会降低 HARDOX 类耐磨钢的硬度。

4 HARDOX 类耐磨钢的异种钢焊接监造

要点

现以 HARDOX450 耐磨钢板在煤矿采煤工作面刮

板输送机的中部槽部件为实例,介绍 HARDOX 类耐

磨钢的异种钢焊接监造要点。

要清楚中部槽异种钢焊接监造要点,首先了解

该部件的焊接接头型式。中部槽结构(见图 3)和它

第31页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 27

监理要点

Supervision Points

的 HARDOX450 中板零件(板厚 40 mm)与铸钢件

ZG30MnSi 槽帮(中板左、右两侧)构成异种钢焊接

接头(中板下面为 HARDOX450 底板)。ZG30MnSi

铸造槽帮侧为直边(无坡口),HARDOX450 中板侧

为单 V 型双面坡口。

图 3 中部槽焊接接头构成示意

ZG30MnSi֣ӻ ฉᅵӱ

থཀྵ࿋ዃ

HARDOX450ዐӱ

4.1 HARDOX450 原材料的质量及下料工艺检查

首先文件见证,核查原材料牌号的选用是否符合

图纸,查验钢板的材料如材料牌号、规格、炉批次号、

生产厂家以及力学性能、化学成分等是否符合钢材标

准要求,若合同技术协议要求为进口材料,还要查验

进口手续证明。

其次现场见证,现场查验材料标识是否齐全以及

与质量证明书的一致性,外观质量是否符合要求,是

否存在超标缺陷等。

在下料工艺方面,因其硬度高,在气割下料后板

边易出现裂纹,特别是在环境温度低时,因此在气割

部位切割前,要采取预热措施。

上述材料在某些生产单位使用中常出现下料后板边

裂纹问题,此时应特别注意检查、复验该材料的化学成

分和机械性能是否合格。若符合钢板质量证明书和相关

材料标准,并在气割下料工艺中应采取预热措施。

4.2 ZG30MnSi 铸钢件的焊接部位有无铸造气

孔缺陷

ZG30MnSi 铸造槽帮侧与 HARDOX450 中板零件

形成接头的部位为直边,厚度与中板相同。此边在机

加工后,有时会发现铸件的内部气孔暴露出来,如气

孔尺寸、数量在铸钢件允许范围内,可采用碳弧气刨

剖开,补焊熔合好后磨平,方可与 HARDOX450 中板

组对焊接。

4.3 焊接材料的选用及供货是否正确

首先核查焊丝或焊条牌号的选用是否符合图纸、

工艺要求,因 HARDOX450 材料具有较强的冷裂倾向,

一般应采用低氢焊材。其次要监查其焊材标识是否完

整,如材料型号、牌号、规格、生产厂家、焊材标准

以及焊材质量证明书。再次要监查焊材的尺寸及是否

有锈蚀等质量问题;若实物质量无问题,如是焊条应

检查其是否按要求进行了烘干,焊条直径是否按工艺

要求选用;若是焊丝应监查承制方在保管过程中是否

锈蚀、有弯折。

4.4 焊接电流是否正确

通常操作者在施焊过程中为了“快”,常会超规

范地使用大焊接电流,容易使焊缝及热影响区产生过

热,严重时过烧,会严重降低焊缝的机械性能,产生

脆化问题。因此要监督限制操作者不得超出焊接工

艺规范,严禁使用大焊接电流,要严格执行工艺纪

律;但也不能过小,过小则熔深浅,易产生未熔合

缺陷。

4.5 加强打底焊、填充焊过程监督

通常决定焊缝质量的关键是其内部质量,相比焊

缝表面检测,其内部检测比较复杂且费时费力,发现

缺陷后返修也费时费力。而焊缝表面缺陷容易目测和

检测,返修也容易和方便。因此加强打底焊、填充焊

的过程监督尤为重要,如控制好这一环节,可以避免

裂纹、未焊透、未熔合及夹渣、气孔等缺陷的产生。

尤为重要的是注意监查 ZG30MnSi 铸造槽帮侧的熔深

是否足够,是否有未熔合现象。

4.6 检查焊接接头钝边部位是否焊透

由于该焊接接头型式为 K 型,钝边(2 mm)在板

厚 (δ40 mm) 的中间,因双面焊时易产生未焊透问题以

及铸造槽帮的上翼板板边越过了焊缝的中心线对焊接

操作有一定的障碍,所以在板中间的钝边部位很容易

产生未焊透问题,相关示意图见图 4。因此在监造过

程中要注意此种问题,如不能按承压设备的工艺(采

用碳弧气刨清根的方法)生产时,要将未焊透程度降

到相关标准允许的范围,前提是要保证焊缝的承载力

足够,保证设备在煤矿的安全使用。煤矿机械制造厂

一般采用超声波检测该焊缝内部缺陷,监造时可查超

声波检测结果。

第32页

28 2023.01 设备监理

监理要点

Supervision Points

图 4 中部槽焊接接头钝边部位焊不透问题示意图

1

2

3

5

4

6

ዽሰ֣ӻ

40

ཪࡰ࿄؜ᅟتՉܛ

IBSEPY561ዐӱ

4.7 中部槽槽帮与中板焊缝要形成闭环

ZG30MnSi 铸造槽帮与 HARDOX450 中板的焊缝

长度一般为 1 750 mm 或 1 500 mm(共 2 条),其长

度两端即起头和收尾位置的焊缝,特别是在中板厚度

40 mm 方向部位的焊道,形成立焊道,易出现焊不满

的现象,监造时要注意此处应焊满、熔合好,即每条

槽帮与中板焊缝要形成闭环(也称封口),因为此处

易产生集中载荷力。

4.8 焊前预热和焊后热处理的检查

由前面HARDOX类耐磨钢的焊接特点分析可知,

焊件的焊前预热主要是延长 t8/5 的时间,防止产生裂

纹和热影响区脆性。焊后热处理主要是为了消除应力,

降低焊缝和热影响区的硬度,提高焊接接头的塑韧性。

本实例的产品工艺对焊后热处理没有要求,主要是监

查其是否按工艺要求进行了焊前预热,并监查其预热

温度是否达到了工艺要求。

4.9 焊缝外观质量的检查

ZG30MnSi 铸造槽帮与 HARDOX450 中板的焊缝

外观质量,除了不允许存在表面裂纹、表面气孔、咬边、

焊瘤、弧坑外,还要保证焊缝表面平滑,成形均匀,余高

不能超出图纸和工艺要求,并注意焊道不得焊偏。其焊

缝外观质量的检验一般为目测及辅以低倍放大镜即可。

5 结束语

长期的使用经验证明,本文中 HARDOX 类耐磨

钢应用于刮板输送机的异种钢焊接工艺是成熟可靠的,

其中焊接质量控制点也很关键。本文通过对原材料焊

接性能、焊接工艺过程进行详细分析,指出了监造时

质量控制的要点,着重对 HARDOX 类耐磨钢及其异

种钢焊件原材料质量、接头坡口质量、焊接过程等监

督检查控制的重点进行了分析阐述,以便监理工程师

在遇到类似问题时能了解监理要点的分析方法和过程,

识别出监控要点进行着重控制,更好地提高设备监理

质量,延长设备使用寿命,提高设备效能。

参考文献

[1] SSAB 瑞典钢铁 .SSAB 瑞典钢铁推出新一代 HARDOX

500 Tuf 悍达钢耐磨钢板 [EB/OL].https:/www.prnasia.

com/story/191094-1.shtml.2017-10-17/2022-11-24.

[2] 周振丰.金属熔焊原理及工艺 [M].北京:机械工业

出版社,1981.

[3] 第一机械工业部哈尔滨焊接研究所 . 机械工程手

册 第 43篇 焊接、切割与胶接 [M].北京:机械工业

出版社,1979.

GB/T 16507.1 ~ 16507.8—2022 水管锅炉(合订本)

275.00 元

GB/T 16508.1 ~ 16508.8—2022 锅壳锅炉(合订本)

265.00 元

T/CASEI 014—2022 在役立式圆筒形钢制

焊接储罐检验技术规范 40.00 元

TSG Z8002—2022 特种设备检验人员考核规则

98.00 元

TSG 81—2022 场(厂)内专用机动车辆安全技术规程

68.00 元

书 讯

电梯检验工艺手册(第三版) 245.00 元

特种设备安全监督检查办法(57 号令) 6.00 元

特种设备安全监督检查办法(59 号令) 6.00 元

TSG Z7001—2021 特种设备检验机构核准规则

75.00 元

TSG Z7002—2022 特种设备检测机构核准规则

45.00 元

T/CASEI 006—2022 在役聚乙烯燃气

管道检验与评价 45.00 元

联系人:孙海祥 王源 010-59068616

第33页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 29

安全分析

Safety Analysis

某核电汽轮机抗燃油劣化

原因分析及处理

解永超 1

范晶磊 1

徐晨学 2

朱建军 2

(1. 中国中原对外工程有限公司 北京 100044)

(2. 中核检修有限公司 上海 201799)

摘 要:为解决某核电机组商运后不久出现的汽轮机抗燃油颜色、酸值、颗粒污染度、含水量和电阻率

等参数超标问题,本文通过对抗燃油指标特点分析,详述一核电厂汽轮机劣化抗燃油原因的系统排查、抗燃

油管道冲洗、抗燃油更换以及在线过滤的处理过程,提出将颜色、酸值、颗粒污染度、含水量和电阻率作为

日常运行抗燃油品质定期化验的首要指标,可为电厂及早发现抗燃油劣化,抗燃油劣化原因排查和处理提供

一定借鉴。

关键词:劣化的抗燃油 过热 处理方案

Cause Analysis and Treatment of Deteriorated

Turbine EH Oil in a Nuclear Power Plant

Xie Yongchao1

Fan Jinglei1

Xu Chenxue2

Zhu Jianjun2

(1. China National Nuclear Corporation Overseas Ltd. Beijing 100044)

(2. China Nuclear Industry Maintenance Co., Ltd. Shanghai 201799)

Abstract In order to solve the problems of steam turbine fuel color, acid value, particle contamination, water

content, resistivity and other parameters exceeding the standard, which occurred shortly after the commercial operation

of a nuclear power unit, by analyzing the characteristics of fuel resistance indexes, this paper describes in detail the

systematic investigation of the causes of fuel resistance deterioration of steam turbine in a nuclear power plant, the

treatment process of fuel resistance pipelining, fuel resistance replacement and online filtration. It is proposed that

color, acid value, particle contamination degree, water content and resistivity should be taken as the primary indexes

for regular testing of anti-fuel oil quality in daily operation, which can provide some reference for the early detection

of anti-fuel oil deterioration in power plants and the investigation and treatment of anti-fuel oil deterioration causes.

Keywords Deteriorated EH oil Overheating Treatment scheme

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0029-05 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.007

作者简介:解永超(1990 ~ ),男,硕士,工程师,从事核

电站汽轮机运行维护和性能优化研究工作。

通讯作者:解永超,E-mail: jasenxieyongchao@163.com。

(收稿日期:2022-09-07)

汽轮机调节系统控制机组功率、转速的稳定和调

节,并在危急事故工况下快速关闭调节汽阀或主汽阀

使机组维持空转或快速停机,有效保障机组安全稳定

运行。抗燃油作为调节系统的动力用油和控制用油

(又称 EH 油),常采用磷酸酯基抗燃油 [1],它具有

物理性稳定、抗氧化安定性好、挥发性低、抗磨性好、

难燃性高等特点,其油质好坏直接影响机组的安全。

DL/T 571—2014《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》

对新抗燃油和运行中抗燃油的质量标准做了详细规定,

但无论火电厂或者核电厂,由于安装、调试以及运行

管理等原因,时常出现抗燃油劣化现象,科研和从业

人员对劣化抗燃油的研究和关注也逐渐深入和提高。

张志强等针对秦山第二核电厂汽轮机抗燃油泡沫特性

超标的问题,分析了泡沫特性超标的危害及其原因,

第34页

30 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

通过试验室试验和现场采用强极性硅铝吸附剂再生的

方式,有效解决了汽轮机抗燃油泡沫特性超标的问

题 [2]。李元斌等针对某电厂运行抗燃油劣化严重,多

项指标超标,呈暗灰色且油泥析出量较大的情况,开

展油中氯含量和金属元素分析,结果表明油中氯含量

较大,含有少量锌、铬离子,油泥析出物以碳氧衍生

物为主 , 并含有少量锌、铁、镁金属颗粒,对比了活

性白土和强极性硅铝吸附剂净化效果,发现活性白土

与强极性硅铝吸附剂均具有较好的净化功能,但极性

硅铝吸附剂更优 [3]。靳江波等在不同温度下对磷酸酯

抗燃油的开口杯老化试验 , 研究了影响磷酸酯抗燃油

热氧化的因素,提出了磷酸酯抗燃油的运行温度应控

制在 35 ~ 55 ℃,机组启停及正常运行时监控冷油器

阀门开度等措施,以避免磷酸酯抗燃油运行中受热

氧化 [4]。

以上研究通常针对劣化后的抗燃油的理化特性和

净化方法开展研究,但当电厂发现抗燃油出现劣化后,

不能有效地指导电厂如何排查机组运行导致抗燃油劣

化的原因和快速恢复机组生产,减少机组因抗燃油劣

化导致的经济损失。

1 抗燃油指标

1.1 颜色

油质劣化会引起油的颜色加深,油的颜色变化反

映着油的劣化程度 [2-5]。新抗燃油通常为无色或淡黄,

抗燃油在高温环境中发生氧化劣化,产生大量有色物

质,使颜色变深,同时高酸值也会不断产生油泥,酸

值越高,洗出的油泥量越大,颜色越深。

1.2 酸值

在化学中,酸值代表中和每克油含酸量消耗的氢

氧化钾 (KOH) 毫克数,是反映抗燃油变质劣化程度的

化学指标,酸值升高表明抗燃油劣化时有酸性物质产

生。抗燃油劣化反应主要有氧化反应、热裂解反应和

水解反应,抗燃油酸值的升高通常伴随着高温的发生

和含水量的升高。通常酸值超过 0.1 mg/g 时油质稳定

性开始变差,高酸值能进一步催化抗燃油水解,劣化

速度也加快,酸值更高,同时劣化产物也会一定程度

地影响抗燃油颗粒度、电阻率、泡沫特性等,影响汽

轮机调节系统安全运行。所以,运行中的抗燃油酸值

最好控制在 0.1 mg/g 以下。

1.3 颗粒污染度

颗粒污染度表示抗燃油中固体颗粒的含量,汽轮

机调节系统采用精密的伺服阀作为执行机构,固体颗

粒含量超标将增大伺服阀卡涩风险,可能引起机组安

全事故。DL/T 571—2014 要求运行中抗燃油颗粒污染

度 ZR-881 中压油应不超过 5 级,ZR-881-G 中压油

不超过 3 级 [6]。

1.4 含水量

DL/T 571—2014 规定运行中抗燃油含水量应不超

过 0.1%。含水量越低越有利于油质的稳定。抗燃油有

较强的极性,在空气中容易吸潮,在合适的条件下,

如剧烈搅拌和酸性物质的条件下,在水分作用下会发

生水解,根据水解程度不同,可生成酸性磷酸二酯、

酸性磷酸一酯和酚类物质等,水解产生的酸性物质对

油的进一步水解产生催化作用,完全水解后生成磷酸

和酚类物质;酸性劣化产物又会加速水解反应。抗燃

油调节系统通常设有呼吸口,安装有干燥机的空气滤

清器,防止环境水分对抗燃油水含量影响。

1.5 电阻率

电阻率是抗燃油的一项非常重要的电化学性能控

制指标,如果油在运行中该项指标小于 5.0×109 Ω·cm,

就有可能引起油系统调节部件的电化学腐蚀,尤其是

对伺服阀的腐蚀。另外,温度对电阻率的影响也较大,

油化验时的检测温度为 20 ℃,夏季伺服阀的油温较冬

季高,故实际电导率更低,伺服阀更容易发生电化学

腐蚀而产生故障。

2 某汽轮机抗燃油劣化

某核电机组汽轮机调节系统抗燃油油站主要由油

箱、主油泵、过滤器、蓄能器、冷却回路、再生装置、

油管路、溢油阀、止回阀、加热器、其他各种阀门及

端子箱等基本部件以及用来监控供油系统运行工况的

仪表、控制设备组成。图 1 为油站主油泵供油回路原

理图,每台油站设置 2 台主油泵(该油站为 0101PO

和 0102PO),每台主油泵设置 1 个调压阀,分别为

0100VH 和 0110VH,通过该调压阀可以调节主油泵

以某一恒定压力输出抗燃油(通常设置为 16 MPa±

0.5 MPa)。2 台主油泵均可以向相关阀门油动机供油,

汽轮机运行时 2 台主油泵为一用一备,主油泵出口设

第35页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 31

安全分析

Safety Analysis

置有溢流阀,分别为 0101VH 和 0111VH,设定压力为

19 MPa,高于主油泵出口压力。正常情况下主油泵出口

溢流阀关闭,用于防止系统管路超压,系统超压后(系

统压力大于 19 MPa),溢流阀开启,抗燃油溢流返回

油箱。

该机组投产不久发现1台油站的抗燃油颜色加深,

对油样几项重要指标分析测定,结果见表 1。从试验

结果可以看出该机组抗燃油粘度和含水量符合标准要

求,颗粒污染度、酸值均超标。

检测项目 检测结果 运行抗燃油质量标准

颜色 黑色不透明 无色或淡黄

酸值 /(mg/g) 0.45 ≤ 0.1

颗粒污染度,SAE AS4059F 级 9 ≤ 5

电阻率 /( Ω·cm) 2.0×108 ≥ 5.0×109

含水量 / (mg /L) 800 ≤ 1 000

运动粘度(40 ℃)/(mm2

/s) 70 39.1 ~ 52.9

表 1 劣化的抗燃油取样分析结果

3 抗燃油劣化原因分析

根据抗燃油化学特性可知,水分和过热均能导致

油品的劣化,直接表现在酸值的超标。表 1 分析结果

显示含水量满足标准要求,判断局部过热是导致抗燃

油劣化的根本原因。

3.1 油动机过热排查

油动机位置靠近蒸汽管道,甚至近期汽轮机本体

高温区域,且油动机结构相对复杂,正常运行时抗燃

油置换量非常小,散热效果较差,极易引起油动机局

部过热造成抗燃油劣化。经核查,该机组油动机无保

温设计,完全裸露,选取靠近蒸汽管道侧,分别测量

油动机进口、上缸体、下缸体和回油口位置温度,均

不高于 45 ℃,可排除油动机局部过热的可能。

3.2 抗燃油进、回油管过热排查

抗燃油系统为汽轮机进汽阀供油,进汽阀直接安

装在高温蒸汽管道上,抗燃油的进油和回油管路通常

贴近汽轮机和蒸汽管道布置。当抗燃油的进油和回油

管道距离高温蒸汽管道位置非常近时,易导致抗燃油

系统管路局部过热,引发油质发生急速劣化,颜色变

深,当蒸汽管道保温存在施工减薄情况,这种过热风

险将进一步提高。实地检查抗燃油油箱至汽轮机供汽

阀油动机之前的进、回油管,无保温减薄等异常情况。

图 1 汽轮机抗燃油系统液压回路原理图

X1 X2 X3 X4 T1T2T3T4

0111

YP

0112

YP 0112

YP

0111

YP

0101

MP

0102

MP

0103

MP 0162VH

0161VH 0166VH

0169VH

0113

LP

0101

LP

0113

YP

0104

YP

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YP

0112

MP

0111

MP

0102VH

0101

YP

0101

YP

0101

LN

0113CW

0173VH

0170VH

0164VH

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P P

T

P

0167VH

0160

VH

0163

VH 0165VH

0168VH

M1

0105VH

0104VH

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0101VK

0.411

0101PO 0100VH 0102PO0110VH

19 MPa19 MPa

16 MPa 16 MPa

0197VH

0198VH

0199VH

42X3

P=1500 W

0101RS

0111VH

A

B

M

P T P T

P P

T T

0114VH

0113VH

0115VH

M2 M3 M4

M

第36页

32 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

同时选取进、回油管路的 4 个点分别测量管线温度,

温度情况如图 2 所示。

图 2 进、回油管路不同位置温度

࿒܈0ņ

৊ᆳ࠶1 ৊ᆳ࠶2

৊Ă࣮ᆳ࠶4تփཞ࿋ዃ

2࠶ᆳ࣮ 1࠶ᆳ࣮

34 1 2 3 4

35

36

37

38

39

40

41

可以看出:油箱附近进、回油管路的温度最高,

约 40 ℃;从油箱至油动机管路内油温逐渐降低;进、

回油管路同一位置温度差别不大,排除进、回油管线

局部过热可能。

3.3 供油油站过热排查

油站油箱的正常运行温度是 40 ~ 50 ℃,设置的

加热器将在油温低于 10 ℃时自动启动,并在 20 ℃时

关闭。经过排查,因所处环境温度较高,加热器从未

投用过,不存在电加热异常使用的情况。抗燃油冷

却回路温差正常,不存在冷却不充分问题,再生油

泵电机电源振动等均正常,无过热可能。油箱外部

的 1 台运行主油泵电机温度高达 79 ℃,且电流达到

35 A,对比另外 1 台主油泵运行时数据,主油泵温度为

65 ℃,电流为 23 A,可知目前在运的主油泵存在异常。

主油泵为柱塞泵型式,电机温度高和电流过大情况,

通常由于负载过大、电机内部有匝间短路和供电电路有

问题。该主油泵压力正常,已经连续平稳运行数月,排除

匝间短路故障和供电电路有问题,排除油泵堵塞、油泵

内部件或电机轴承损坏等故障。排查主油泵出口溢流阀

发现,在运的主油泵出口溢流阀溢流管道温度明显高于

进油管温度,判断抗燃油在通过溢流阀时部分动能转换

为摩擦生热,导致局部过热,造成油质的劣化。

4 抗燃油异常处理

4.1 溢流阀异常处理

该溢流阀为先导插装式,结构如图 3 所示,通过

螺纹安装在液压控制回路上。下部为主阀,上部为先

导阀,通过先导阀上的压力调节螺钉全行程 5 圈实现

0.5 ~ 35 MPa 压力调节。主阀阀瓣中心设计有滤网,

避免杂质进入先导阀引起阀门卡涩。

图 3 溢流阀结构图

b

+ _

ᆳ࣮

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c

a

2

1

正常压力下,该溢流阀关闭,抗燃油经阀门进油

口①和主阀阀瓣的滤网进入主阀阀瓣上腔。先导阀阀

瓣在液压油和上部弹簧压紧力合力作用下压在阀瓣上。

主阀阀芯因上下腔受到相同抗燃油压力作用,通过下

部弹簧预紧力压在阀芯限位止口处,封闭回油口②。

当系统超压时,先导阀阀瓣受到的抗燃油推力大于上

部弹簧压紧力,阀瓣脱离阀座,通过卸油口卸掉主阀

阀瓣上腔的压力,此时主阀阀瓣在下部抗燃油压力的

推动下上移,离开回油口②位置,从而释放系统压力。

拆检发现该溢流阀主阀阀瓣因油污卡涩,关闭时未

完全回座,系统内抗燃油流量大、压力高,溢流时对系统

压力影响不明显,进而确定溢流阀长期溢流,阀内因抗

燃油流过摩擦产生热量导致局部高温,使抗燃油劣化。

拆解卡涩的溢流阀,将油污清洗去除后,组装溢

流阀。组装后的溢流阀需重新校验并设定溢流压力。

已知该溢流阀压力调节螺钉可调至最小的设定压力为

0.5 MPa,根据调节弹簧的线性特点,通过式(1)计算,

将设定压力从最小设定压力调整至约 19 MPa 所需要

旋紧压力调节螺钉的圈数(n)用式 (1) 表示。

n fi ff (1) ff ( ) p p / ( ) p p

n s 0

1 0

0

式中:

p1 ——该溢流阀最大设定压力,35 MPa;

第37页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 33

安全分析

Safety Analysis

p0 ——该溢流阀最小设定压力,0.5 MPa;

n0 ——调节螺钉的行程圈数,5 圈;

ps ——压力设定值,MPa;

n ——需要旋紧压力调节螺钉的圈数,圈。

在泄压阀试验台使用液压油对调整后的溢流

阀开展启跳试验,配合压力调节螺钉微调,按照

GB/T 12 243—2021《弹簧直接载荷式安全阀》要求

连续 3 次启跳压力均在 19(1±3%)MPa 范围内,试

验结果见表 2,溢流阀启跳顺畅,回座无卡涩。试验

合格后回装溢流阀至抗燃油系统,启动主油泵,监测

溢流阀阀后管道温度明显低于入口温度,且主油泵的

运行电流在23 A,则确认溢流阀无泄漏,过热问题消除。

启跳试验 启跳压力 /MPa 压力验收标准 /MPa 与设定值偏差 /%

第 1 次 19.43 19.19 ~ 19.57 2.26

第 2 次 19.27 19.19 ~ 19.57 1.42

第 3 次 19.36 19.19 ~ 19.57 1.89

表 2 溢流阀设定压力启跳试验

4.2 劣化抗燃油处置

鉴于劣化抗燃油各主要指标已严重超标,停机对

劣化的抗燃油全部置换并尽可能对抗燃油系统冲洗和

清洁:

1)打开抗燃油系统所有回油阀将系统内劣化抗燃

油返回油箱。

2)拆除并更换系统所有滤芯,使用丙酮清理过滤

器残油。

3)将劣化抗燃油导入废油收集箱,打开抗燃油油

箱人孔门,清除油箱底部残油,使用丙酮清洁油箱壁面。

4)向油箱加入新的抗燃油,使用临时管连接系统

回油管至废油收集箱。

5)启动主油泵,待油压建立后,分别快关主汽阀

和调阀,重复该动作数次,对油管路进行冲洗。

为减少汽轮机停机时间,更换新抗燃油后不进行

系统冲洗,通过多次开关主汽阀和调阀将系统内的局

部残油冲出与新油混合。经过对劣化抗燃油的置换,

抗燃油指标已大幅改善,机组起机。因无法彻底对劣

化的抗燃油系统冲洗更换,机组启动时更换后的抗燃

油酸值略高为 0.15 mg/g,颜色也略深。为保证抗燃

油使用寿命,必须采用在线除水和再生方式处理。

抗燃油的酸值在线再生处理目前主要有吸附再生

和离子交换树脂再生等方式。其中,吸附再生的介质

有多种,如极性硅铝吸附剂、分子筛、硅藻土和氧化铝。

离子交换是通过树脂的离子交换作用除去油中的阴、

阳离子,达到降低酸值的目的。采用极性硅铝吸附剂

抗燃油再生装置处理酸值超标的劣化抗燃油被证明是

有效的,同时极性硅铝吸附剂还能很好地改善抗燃油

电导率 [7-10]。通过采用西安热工研究院有限公司研发

的极性硅铝吸附剂在线处理装置,在较短时间内对该

核电厂汽轮机更换后的抗燃油完成在线处理,经检验

净化再生后的抗燃油各主要指标均满足要求,见表 3。

检测项目 检测结果 运行抗燃油质量标准

颜色 淡黄色 无色或淡黄

密度(20 ℃)/(kg/m3

) 1145 1 130 ~ 1 170

运动粘度(40 ℃)/(mm2

/s) 46 39.1 ~ 52.9

酸值 /(mg/g) 0.06 ≤ 0.1

闪点 /℃ ≥ 240 353

颗粒污染度,SAE AS4059F 级 3 ≤ 5

电阻率 /(Ω·cm) 5×1010 ≥ 5.0×109

含水量 /(mg/L) 200 ≤ 1000

表 3 净化再生后的抗燃油取样分析结果

5 结束语

1)该核电汽轮机抗燃油系统主油泵出口溢流阀卡

涩溢流产生局部过热是抗燃油劣化的根本原因。

2)抗燃油系统溢流阀为精密部件,运行中在保障

抗燃油品质的同时需定期拆解检查并校验。

3)通过对抗燃油系统劣化抗燃油的置换,管路冲

洗,油箱清洁,过滤器清洗和滤芯的更换,配合在线

的净化再生装置,在较短时间内使抗燃油品质达标,

为机组稳定运行提供基础。

4)抗燃油颜色、酸值、颗粒污染度、含水量和电

阻率可作为电厂运行期间抗燃油油品监测的关键指标,

任何指标异常,应引起足够重视,立即排查原因并及

时处理,避免油质进一步恶化。

参考文献

[1] 李合友 .夏季抗燃油水分高原因分析与治理 [J].东

北电力技术 ,2021,42(07):28-30.

[2] 张 志强 , 吴琼 ,雷水 雄 ,等 . 抗 燃油 泡 沫 特

性 超 标 的原因分 析及 处 理 措 施 [J].电 工 技 术 ,

2020,8(16):140-142.

[3] 李元斌 ,朱玉华 . 抗燃油劣化产物成分的综合分析

与处理 [J].黑龙江电力,2019,41(04):342-346.

(下转第 51 页)

第38页

34 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

作者简介:边远(1986 ~ ),男,本科,工程师,从事工程

建设和天然气场站、输气管道及其配套设备设施的维修管理工作。

通讯作者:边远,E-mail: 1064845737@qq.com。

(收稿日期:2022-11-18)

在役输气站场焊缝隐患排查治理的

分析与讨论

边 远

(中海福建天然气有限责任公司 莆田 351100)

摘 要:输气站场作为供气的重要纽带,其安全平稳运行与用户密切相关,需重点关注。如何排查并治

理在役站场的安全隐患如焊缝质量问题,实现本质安全,是保证安全平稳运行的关键途径之一。在法定检验、

日常排查、全面检测的过程中会发现此类问题。本文通过与实践案例结合进行分析,认为在建设期施工质量

把控不严、检验标准的更新等因素,使站场在运行中存在隐患,同时阐述了流程化的治理过程。

关键词:隐患排查 焊缝缺陷 无损检测 焊缝复检

Analysis and Discussion on the Investigation and Treatment of Potential

Weld Defects in Service Gas Transmission Station

Bian Yuan

(China Shipping Fujian Natural Gas Co., Ltd. Putian 351100)

Abstract As an important link of gas supply, the safe and smooth operation of gas transmission station

is closely related to users. How to check and control the safety risks in service station yard, such as weld quality

problems, to achieve intrinsic safety is one of the key ways to ensure safe and smooth operation. Such problems will

be found in the process of legal inspection, daily investigation and comprehensive inspection. This paper, through

combining with the analysis of practical cases, believes that the factors such as lax control of construction quality and

updating of inspection standards during the construction period lead to hidden dangers in the operation of the station

yard, and expounds the procedural management process.

Keywords Hidden trouble investigation Weld defect Nondestructive testing Weld reinspection

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0034-03 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.008

法定检验作为特种设备安全监督管理部门考核输

气站场安全运行的重要手段,同时也是运营单位了解

自身特种设备情况的一个途径。在一次法检中发现压

力管道焊缝存在超标缺陷,运营单位在进行整改的同

时,还会内部自行扩大隐患排查范围,保证站场的安

全平稳运行。下面针对一座运行 10 年的输气站(见图

1)焊缝缺陷排查与治理过程展开讨论与分析。

图 1 输气站场图

1 隐患排查过程

1.1 初期排查

2021 年,在对一输气站内所有焊口进行射线检测

第39页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 35

安全分析

Safety Analysis

复查时,当采用 NB/T 47013—2015 《承压设备无损

检测》进行复检复评时,发现排查焊口的不合格率高

达 50% 以上,经查阅设计资料发现,站场建设时无损

检测标准执行的是 SY/T 4109—2020《石油天然气钢

质管道无损检测》,两者对焊接缺陷的判定存在差异,

前者更为严格,当与特种设备安全监督管理部门沟通

了解后,在先期的站场建设时按照此标准进行建设符

合相关规范规定。为保证隐患排查效果,还是对照设

计时的标准进行了复评 [1-2]。

1.2 深入研判

在对照 SY/T 4109《石油天然气钢质管道无损

检测》2020 版和 2009 版时发现,两版标准中,对圆

形缺陷的评定标准一致,对条形缺欠、未熔合的评定

2020 版更宽松,对内凹的评定 2020 版更严谨,即使

采用宽松的评定条件对缺陷进行判别,还是发现了一

些焊缝的超标缺陷,见图 2,由此可推断出在建设期

施工质量存在问题。

图 2 焊缝质量问题

2 治理方向

2.1 组织专家分析

运营单位遇到影响安全运行的问题,一般会请专

业人士进行评判和研讨,对于站场内的焊缝缺陷一般

会邀请焊接工艺、材料学、安全评估、管道工程等方

面的专家进行针对性分析,找出原因,给出处理建议。

2.2 缺陷的溯源分析

对建设主材进行溯源分析,结合竣工档案查验钢

管、三通、弯头、支管台、法兰等管材管件质量证明

文件的查验情况,文件中原材料复检、热处理、无损

检测、报验等结果应记录完整无质量问题,焊接材料

应有质量证明文件、复检报告等资料。

对建设期无损检测情况进行溯源分析,无损检测

底片作为重要的焊缝质量记录材料,应检查检测指令

和记录是否存在漏检的焊缝。对所有底片对照当时的

执行标准,进行复评,查看是否有错评和漏评问题。

重点检查不合格焊缝的返修记录及返修结果。

对焊缝缺陷形成进行溯源分析,不合格焊口主要

缺陷有圆形缺陷(密集气孔)、未熔合、内凹,分析

在建设期可能存在焊接工艺落实不到位、焊接参数选

择不正确、焊工技能水平参差不齐等问题,造成未熔合、

内凹等焊缝根部缺陷。结合施工环境分析,施工时的

防风、预热措施未落实到位,造成密集气孔缺陷占缺

陷总数的比例较大。

2.3 缺陷的处理原则

针对隐患排查中出现大比例的缺陷,一般采取更

换或维修的方式进行处理。对于涉及焊缝发现的裂纹、

根部缺陷以及二次返修缺陷的焊缝应采用更换方式进

行维修。

对于所涉及管件缺陷的焊缝,为避免返修带来的

应力集中也建议全部进行更换。

对于其他类缺陷,且未经返修处理的可采取返修

方式对焊缝进行处理。

3 治理过程

3.1 治理方案的分类

为保证治理工作的有序顺利进行,在输气站内施

工时,应通过收集竣工资料、设计资料、设备材料质

量证明文件,组织编制土建施工方案、吊装作业方案、

动火焊接方案、管道试压吹扫、干燥置换方案、射线

检测防护方案以及停产后复产的工艺操作方案等。

3.2 安全及技术措施

相对于站场的建设,站场运行后的焊缝缺陷维修

更加复杂,需充分考虑已有设备的情况,作业面小、

投产压力大、施工单位和人员多。在施工时应根据施

工计划以施工节点为主线,以人员管控为重点,以设备、

机具管理为支撑,认真履行职责,紧盯作业中的重点

过程和关键环节,确保安全措施的落实、施工作业安全。

1)把好安全准入关。建立人员信息台账、设备机

具台账,并对人员及设备资质进行严格审核。同时,

对施工单位制定的施工组织设计和专项施工方案进行

详细审核,并给予合理化建议和提出管控要求。2)做

第40页

36 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

好安全培训教育及应急演练。施工前期,应组织施工

人员开展入场前安全培训,确保相关人员了解施工区

域风险及紧急应对措施。同时执行安全技术交底,开

展作业前应急演练,有效保证施工安全。3)严格执行

现场作业许可制度和监护人制度。组织动火、高处、

射线、管道试压等特种作业许可管理培训及考核,进

一步强化作业监护人员安全技能和综合素质,有效管

控作业现场安全。

3.3 施工组织

面对影响输气站平稳安全运行的情况,运营单位

应组织本单位的应急保运队伍迅速进场开展先期处理

工作。实行分区管理,作业现场应设材料区、预制区、

施工区以及废料堆放区。施工区又根据站内工艺区域

划分多个作业点开展作业,并落实管理责任,有序地

将土建、防腐、焊接、机械安装以及电仪线路拆装等,

多专业作业人员在站内全面铺开并做好各工序的衔接,

以确保施工进度。

3.4 安全管理

1)发现任何不安全行为应立即制止,并对责任人

员进行说服教育;2)施工过程中,应主动规范施工布

线、作业坑围挡,为现场安全文明施工起示范作用;

3)从基坑开挖到管托支护,从管线吊装到试压检查,

每一个施工作业点都应有安全人员全程跟踪,现场提

出安全合理化建议,全力保障施工作业安全。

3.5 合规管理

应确保维修工作合规开展,严格按照项目建设程

序组织实施,作业前向特种设备监督检验机构进行了

告知,严格按照规范要求履行作业方案报批,特殊工

种均应经过严格考试入场,管道压力试验严格按规范

试压,规范工程档案编制,确保及时有效归档。

3.6 质量控制

1)应严把材料入场关。严格核查材料厂家的资质,

从源头上管控材料质量,材料到场后由专业工程师进

行现场验收,核验质量证明文件,保证材料的符合性。

2)应严把人员入场关。保证所有人员作业前经过

安全培训,所有特殊工种持证上岗,特别是焊接人员

资质的审查,一一核对焊工证的合格项目与现场焊接

工艺的符合性,并组织焊接人员进行入场实操考试,

严格按照施工要求的焊接工艺进行考核,对焊接考试

试件进行 100% 射线检测。

3)应严把关键设备入场关。对于施工现场应用的

动力设备、焊接设备、打压设备、吹扫干燥设备等,

严格履行报批制度,并且在现场使用前由专业人员

一一核对,现场测试合格后,方可投入使用。

4)应严把施工过程关。在焊接作业过程中应严格

执行焊接工艺的要求,按照焊接层数详细记录焊接电

流、电弧电压、层间温度等工艺参数。采用红外线测

温枪实时监控焊接过程温度。针对施工环境制作防风棚、

防风挡板等,有效落实防风措施;针对湿度大、返修条

件受限等问题,应严格执行焊前预热要求,规定从预热

到焊接的最小间隔时间,多措并举保证焊接质量。

5)应严把数据记录关。监督过程记录资料的完整

性情况,尤其是关键且持续时间长的焊接和压力试验

工作。焊接过程的记录,严格落实标准化记录,精确

到每一道焊口、每一位焊工甚至每一道焊缝的参数调

节、预热温度等,准确记录,并对施工记录实行现场

记录人员、质检员的双签核对机制,保证数据的准确性。

压力试验过程的记录,既要保证数据的连续性,又要

对实时压力进行分析,对压力曲线的走向进行预测,

需要试压人员 24 h 坚守在压力天平前进行数据记录,

尤其是在每一个升压、降压阶段,准确地记录初始值,

对压力试验的成功与否起着至关重要的对比作用。

6)应严把焊接检测关。为验证施工质量,同时保

证检测结果的可靠性,对维修焊缝,要求检测单位派

III 级评片人员驻场评审,同时委托第四方有资质的无

损检测单位,对所有底片进行复评并出具复评报告。

3.7 进度控制

面对投产压力,为确保按期完成维修,一方面应

积极协调建设期施工方、监理方、检测方到场进行维

修工作,另一方面应落实土建开挖、无损检测、施工

设备及材料入场准备工作。1)集中办公编审方案。为

确保施工过程有依可循,组织现场业主方、施工方、

监理方、检测方进行集中办公,对施工组织设计、吊

装作业、压力试验、射线检测防护、土建施工等施工

方案集中编写、审核,提升工作效率,促使抢修工作

尽快开展。2)优化工期计划。针对管线维修工作量大、

工期要求紧的特点,绘制施工进度横道图,并对施工

过程实施动态管理,加强沟通,确保施工工序有效衔接。

(下转第 58 页)

第41页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 37

安全分析

Safety Analysis

660 MW 超临界 CFB 锅炉受热面

常见问题分析

尉 君

(苏晋朔州煤矸石发电有限公司 朔州 036000)

摘 要:本文针对 660 MW 超临界循环流化床(CFB)锅炉投运 2 年以来水冷壁和外置床发生的设计问题

及运行过程中易出现的故障进行了全面原因分析,并提出了主要解决措施。通过对受热面出现的一系列问题

原因进行分析,为后续更大容量循环流化床机组的设计提供借鉴,通过采取针对性措施,大大提高了锅炉运

行的稳定性和可靠性。

关键词:磨损 超临界循环流化床(CFB)锅炉 水冷壁 外置床 泄漏

Analysis of Problems on Heating Surface of

660 MW Supercritical CFB Boiler

Yu Jun

(Sujin Shuozhou Gangue Power Generation Co., Ltd. Shuozhou 036000)

Abstract This paper analyzes the design problems of water wall and external bed and the faults those are

easy to occur during operation of the 660 MW supercritical CFB boiler since it was put into operation two years

ago, and introduces the main solutions. By analyzing the causes of a series of problems on the heating surface, it can

provide reference for the subsequent design of larger capacity CFB units. By taking targeted measures, the stability and

reliability of boiler operation have been greatly improved.

Keywords Abrasion Supercritical circulating fluidized bed (CFB) boiler Water wall External fluidized bed

Leakage

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0037-03 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.009

作者简介:尉君(1986 ~ ),男,硕士,工程师,从事循环

流化床锅炉机组运行维护工作。

通讯作者:尉君,E-mail: 576819904@qq.com。

(收稿日期:2022-11-02)

笔者公司的 2×660 MW CFB 锅炉为东方锅炉厂

自主开发的 DG2162.3/25.4-Ⅱ 1 型双布风板、单炉膛超

临界循环流化床(CFB)直流锅炉。锅炉四面墙由膜式水

冷壁组成,炉内仅布置 20 片屏式过热器。尾部烟道受热

面从上到下依次为低温过热器、低温再热器、上级省煤

器和下级省煤器。6 个外置床内左右对称分别布置中温

过热器 1、中温过热器 2 及高温再热器。靠炉前的 2 个外

置床中布置的是高温再热器,通过调整灰控阀的开度控

制回料量来控制再热蒸汽的出口温度;中间的 2 个外置

床中布置的是二级中温过热器,作为床温调节的辅助手

段,通过调整灰控阀的开度控制回料量来辅助控制床温;

靠炉后的 2 个外置床中布置的是一级中温过热器,通过

调整灰控阀的开度控制回料量来调节床温。

1 水冷壁常见问题、原因分析及采取措施

锅炉炉膛由水冷壁前墙、后墙、两侧墙、炉内中

隔墙以及水冷风室构成。两内侧水冷壁在中隔墙水冷

壁下集箱处汇集后,从中隔墙下集箱间隔引出上行管

屏在炉膛内部形成中隔墙。间隔布置的中隔墙膜式水

冷壁留有烟气通道,便于平衡炉内压力。四面墙水

冷壁管子以标高 36.7 m 为界,上部为 φ33.4 mm×

7.1 mm 的管子,下部为 φ28.6 mm×5.6 mm 的管子,

管子材质均为 12Cr1MoVG,标高 18.2 m 以下均敷设

第42页

38 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

浇注料。前后墙均为 365 根水冷壁管,左右墙均为

697 根水冷壁管 [1]。

1.1 水冷壁常见泄漏位置原因分析及采取措施

机组自投产 2 年以来发生多次水冷壁泄漏导致停

机事件,主要泄漏位置为以下几处:

1)36.7 m 处为水冷壁管变径位置泄漏,此处也是

汽水两相的相变点,究其原因主要是:鳍片焊接时焊

工操作不当,鳍片角焊缝存在内部缺陷,受外力作用

延伸至管子母材,在高温高压作用下引起管子泄漏;

焊工打磨时操作不当伤到管子母材,使管子壁厚减薄,

在热态工况下出现泄漏。

2)外置床至炉膛密封盒处水冷壁、回料器至炉膛

密封盒处水冷壁泄漏。究其原因主要是:炉膛开孔区

域水冷壁背火面均设计用于密封盒安装的预埋件,要

求密封盒必须焊接在预埋件上,在工程施工时安装单

位未将密封盒正确焊接在管壁预埋件上,且焊接工艺

控制不良,造成局部区域应力集中效应显著增大,热

态时在外部拉应力下造成泄漏。

3)内侧上二次风喷口浇注料磨损后导致的水冷壁

磨损爆管。锅炉在标高 16.25 m 处裤衩腿的 2 个斜面

上各布置 5 个内侧上二次风喷口,二次风喷口采用材

质为 ZG4Cr25Ni12Mn2NRe 的耐磨铸件,二次风喷口

四周敷设耐火耐磨浇注料,与炉膛密相区浇注料厚度

一致,平滑连接 [2]。二次风是为了保证燃料燃烧所需

氧量和物料的充分混合,强化燃烧。二次风的设计要

有足够的穿透能力,所以二次风布置是从炉膛短方向

进入,形成射入炉膛燃烧室的强冲空气流。此处泄漏

的主要原因是:炉膛燃烧时四周近壁环形区颗粒团向

下沉降,当颗粒团下降到喷口处,受二次风空气流影响,

改变颗粒团的运动方向,使其冲刷稍有不平整的浇注

料,浇注料受到长期冲刷后脱落,继而使水冷壁暴露

到烟气中受磨损,当管子受吹损后有效厚度减薄到不

足以维持内部强度而发生泄漏。

针对以上 3 处水冷壁多次泄漏区域,利用机组小

修有针对性地制定了控制措施:1)对 36.7 m 处变径

管的上下焊缝进行 100% 射线检查,对变径管两边鳍

片焊缝进行 100% 着色检查,对不合格焊缝进行修复

处理;2)将外置床至炉膛的密封盒、回料器至炉膛的

密封盒全部拆开,全面检查其安装是否合格,不合格

的重新处理;3)将内侧上二次风喷口四周浇注料增加

凸台,增加其耐火耐磨层厚度,从而延缓浇注料脱落

速度。经过2次小修后,以上位置暂未发生水冷壁泄漏,

锅炉可靠性大大提高 [3]。

1.2 水冷壁常见磨损区域原因分析及采取措施

锅炉受燃煤颗粒度大、机组常年负荷率较高等因

素影响,某些特定区域磨损相对严重。

1)密相区炉膛四角。原设计的炉膛四角敷设了浇

注料凸台,高于整个密相区浇注料截止线约 0.5 m,贴

壁颗粒流与浇注料碰撞后流向发生改变,对浇注料两

侧的管子形成斜向下的冲刷,导致浇注料两侧管子单

面磨损。针对此区域的磨损情况,采取的措施为:更

换磨损超标管段,拆除水冷壁四角浇注料,将四角浇

注料高度恢复至密相区浇注料截止线平齐位置,同时

去除管子上的爪钉及残留物并打磨,确保管子表面光

滑。采取措施后四角水冷壁磨损率大大降低。

2)中隔墙集箱前后端盖浇注料根部的前后墙水冷

壁管子。中隔墙端盖处浇注料形成圆弧形的浇注料截止

线,浇注料两边的管子受到颗粒流的碰撞及横向冲刷,

导致管子磨损。针对此处的管子,采取措施为:扩大浇注

料覆盖范围,将磨损严重区域都增设耐磨浇注料。

3)浇注料截止线以上 5 m 区域内的前、后墙水冷

壁。锅炉此区域水冷壁磨损非常严重,每次计划检修

换管数量接近 300 根。分析原因:(1)循环流化床锅

炉内存在中心区域颗粒浓度低且总体向上运动、边壁

区域颗粒浓度高且总体向下运动的“环 - 核”流动结

构,此区域本身受内循环的作用,大量固体颗粒沿炉

膛四壁重新回落,形成热灰的贴壁流对水冷壁管进行

剧烈冲刷;(2)机组负荷率较高,一次风速也较高,

大量烟气和固体颗粒在上升过程中对水冷壁管进行冲

刷;(3)此区域与内外二次风口标高接近,二次风对

此处的风向扰动较大,加之中隔墙的节流作用,风速

也有所增加,存在局部涡流,反复对水冷壁进行刨削;

(4)每次检修此区域换管量大,换管后的鳍片打磨的

不够光滑,对气流造成导向作用或产生局部涡轮,加

剧部分管子的磨损。

针对此区域水冷壁的磨损问题,由于炉内流场短

时间内暂未掌握,通过调研同类电厂的防磨经验,受

热面防磨方案诸多,有可塑料防磨梁、钢带防磨格栅、

冷喷涂、热喷涂、非晶合金喷涂、熔敷等,但各种方

案各有利弊,最终采取加装防磨格栅,根据标高从下

到上每隔 0.5 m 加装一层防磨格栅,效果正在持续验

证中 [4]。

第43页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 39

安全分析

Safety Analysis

2 外置床内受热面常见问题、原因分析

及采取措施

设置外置床的初衷是为了解决炉内受热面布置空

间不足的问题,其主要作用是将循环灰载有的热量传

递给其内布置的受热面,外置床采用低速鼓泡流化床

运行方式,因为循环灰平均粒径较小,所以灰粒对管

子的磨损很小,外置床内受热面的主要磨损表现为机

械磨损,即管子与管子之间的碰撞磨损。主要表现在

以下 2 方面:

2.1 两悬吊管之间相互碰磨

外置床内受热面设计 2 排悬吊管,沿灰流向,分

别称为悬吊管 1 和悬吊管 2,原设计的悬吊管 1 水平

段与悬吊管 2 的弯头正好在同一标高,理论上不存在

碰磨,但实际上受安装误差及运行后管子振动的影响,

两悬吊管之间发生碰磨,经过对悬吊管 1 进行移位

处理,使其水平段标高降低,彻底解决了悬吊管碰磨

问题。

2.2 外置床固定角钢与管子之间碰磨

外置床固定角钢的作用是按管屏分组进行固定,

防止管子与管子之间由于振动发生碰撞,原设计角钢

与管屏之间间隙约 5 mm,理论上不会发生碰磨,但实

际运行后受金属材料的热胀冷缩、受热面的振动以及

部分角钢发生变形、开焊等因素影响,角钢与管屏之

间的间隙变小,会发生碰撞,碰撞后使管子的局部产

生很深的坑,无法测厚。针对此缺陷,将外置床角钢

进行移位处理,使其焊接于管子垫块上,让其与管子

之间保持 4 cm 的距离,彻底解决了碰磨问题 [5]。

3 尾部烟道受热面常见问题、原因分析及

采取措施

3.1 水平段防磨瓦翻转原因及采取措施

低过水平段防磨瓦翻转的原因:1)防磨瓦未搭接

到管子两端的防转挡块上;2)防磨瓦施工工艺不良,

卡箍未卡紧。

采取的措施:1)对于两侧部分的防磨盖板,靠近

悬吊管一段不留间隙并点焊固定,预留 10 mm 膨胀间

隙在中间,间隙上用压板覆盖,压板仅与一侧的防磨

盖板焊接;2)对于低过中间约 2.5 m 长度的防磨盖板,

将开裂部分的焊缝磨掉,两侧不留间隙并点焊固定,

预留的 20 mm 膨胀间隙留在中间,间隙上用压板覆盖,

压板仅与一侧的防磨盖板焊接,每块单独的防磨瓦都

是一端焊接,另一端自由。防磨瓦与压板安装时用 F

扳手卡紧后再施焊,压板仅与防磨盖板焊接,焊后防

磨盖板能在管子上滑动。

3.2 吊挂管防磨瓦变形原因及采取措施

吊挂管防磨瓦变形的原因:1)吊挂管防磨瓦标高

69.5 以上均为φ57 mm×13.5 mm 的管子,防磨瓦总长

约 8 m,吊挂管材质为 15Cr1MoG, 在 0 ~500 ℃范围内

的线膨胀系数为 13.88×10-6, 防磨瓦材质为 309S,在

0 ~ 900 ℃范围内的线膨胀系数为 18.9×10-6,吊挂管

最高汽温约 420 ℃,吊挂管最高烟温约 860 ℃,经计

算在额定负荷时防磨瓦需预留约 83 mm 膨胀间隙。防

磨盖板设计预留 20 mm 膨胀间隙,远低于实际膨胀量,

导致膨胀受阻,大量防磨盖板折断或严重变形;2)防

磨瓦卡箍未卡紧,上部防磨瓦向下滑落时与下部防磨

瓦挤压导致折断。

采取的措施:上下均固定,在中间位置预留 80 mm

膨胀间隙,间隙上用压板覆盖,压板仅与一侧的防磨盖

板焊接,覆盖防磨盖板 5 mm,防磨瓦与压板安装时用 F

扳手卡紧后再施焊。

4 结束语

文章对 660 MW 超临界循环流化床锅炉投产 2 年

以来发生的受热面相关问题进行深入全面的分析,

对水冷壁和外置床等受热面常见的故障原因及解决

方案进行了阐述。660 MW 循环流化床锅炉本身就是

以 300 MW 循环流化床锅炉为基础进行放大设计的,

其结构复杂性及运行经验的缺乏性也属国内之最。虽

有缺陷,但整体受热面的材质选择相对比较高配,

#2 机组已创下了连续安全稳定运行 196 d 的记录,希

望未来的 700 MW 甚至 1 000 MW 的超超临界循环流

化床锅炉在以后的设计中能受到一定启发,将问题消

灭在萌芽阶段。

参考文献

[1] 黄中.循环流化床锅炉优化改造技术 [M].北京:中

国电力出版社,2019.

(下转第 58 页)

第44页

40 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

柴油机消防泵振动原因分析与解决措施

武 炜 孙立军 信和勇

(中海石油(中国)有限公司海南分公司 海口 570100)

摘 要:消防泵作为海上油气生产平台的关键设备,在保障平台安全平稳生产中起着重要作用。本文通

过对某海上油气平台柴油机消防泵机组的振动故障进行详细分析、系统拆检及全面排查处理,提出了相应的

消振、流程优化等措施,排除了机组振动故障,消除了设备隐患,保障了消防泵的可靠性,并为解决其他类

似机组振动超标故障提供经验借鉴。

关键词:柴油机 消防泵 振动分析 解决措施

Cause Analysis and Solution of Vibration of Diesel Engine Firewater Pump

Wu Wei Sun Lijun Xin Heyong

(CNOOC (China) Limited Hainan Branch Haikou 570100)

Abstract As the key equipment of offshore oil and gas production platform, firewater pump plays a vital role

in ensuring the safe and stable production of the platform. In this paper, the vibration fault of diesel engine firewater

pump unit of an offshore oil and gas platform is analyzed in detail, the system is disassembled and inspected, and

the comprehensive troubleshooting is carried out, and the corresponding vibration elimination, process optimization

and other measures are put forward to eliminate the vibration fault of the unit, eliminate the hidden danger of the

equipment, ensure the reliability of the firewater pump, and provide experience for solving the vibration fault of other

similar units.

Keywords Diesel engine Firewater pump Vibration analysis Solutions

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0040-03 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.010

作者简介:武炜(1987 ~ ),男,本科,工程师,从事油气

田生产设备维护管理工作。

通讯作者:武炜,E-mail: wuwei24@cnooc.com.cn。

(收稿日期:2022-11-16)

消防泵是海上油气田生产平台的重要关键设备,

该泵的设计是在发生紧急情况时(火灾)为消防系统

提供一定压力、流量的连续可靠的消防水,为平台提

供必要的安全保障。

某海上平台消防泵应用 FLOWAY PUMPS 16KM

型长轴深井泵,采用井上柴油机驱动,动力输出由十

字轴式万向联轴器和一对锥齿轮啮合式齿轮箱变向传

动。该泵在一次现场运行测试时发现振动异常,无液

体泵出,之后历经多次拔泵拆解组装维修,均伴随有

高振动现象,甚至发生泵扬水管断裂事件。本文针对

该振动故障展开分析并处理。

1 结构组成及性能参数

1.1 消防泵的组成

应用于海上油气平台的消防泵主要有 2 种类型:

一种是驱动电机在水下的,这种泵一般称为潜水泵;

另一种是驱动装置安装在平台上面,泵传动轴很长,

为长轴深井泵,用柴油机或电机驱动。长轴深井泵由

三部分组成(如图 1 所示):第一部分,泵体部分(泵

轴、叶轮、泵碗等),叶轮在泵碗中高速旋转运动产

生离心力完成甩水提水过程;第二部分,带传动轴的

扬水管部分,包括传动轴、联轴节、带有石墨轴承的

扶正器、扬水管等部件,主要起传递动力,扶正支撑,

输送海水的作用;第三部分,安装在平台上的部分,

包括泵安装支座、泵排放头、传动头轴、齿轮箱、联

轴器、电机或柴油机等,主要起支撑扬水管和泵体、

变向、传递运动和扭矩等作用 [1]。

第45页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 41

安全分析

Safety Analysis

图 1 长轴深井泵示意图

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1.2 机组参数

泵:Floway Model 16 MKM,立式 4 级潜水离心

泵,设计流量、压力分别为 567.75 m3

/h、1.03 MPa;

共 9 根长轴 φ1 11/16'' ×120'' 长,1 根传动头轴

φ1 11/16'' ×106 1/2'' 长,1 根底轴 φ1 11/16'' ×60''

长,1 根泵轴 φ2 1/4'' ×74 1/2'' 长,K-500 MONEL

材质;9 根长扬水管 φ12'' ×10' 长,2 根短扬水管

φ12'' ×5' 长,玻璃钢材质,总重约 2.7 t。

柴油机:420HP CAT 3406 BTA,气启动,水冷,

冷却水与海水换热,900 ~ 1 800 r/min,泵出口压力

为 1.31 MPa。

齿轮箱:Randolph gear drive,Model G400,400HP

(1 HP=298.28 kW),圆锥齿轮,风冷,传动比为 1。

2 振动原因分析

引起振动的原因是多方面的,鉴于机组振动严重,

甚至出现过泵扬水管断裂的情况,查阅消防泵的安装使

用说明书、操作手册等技术资料,从机组结构、设备安装、

相关管路、支座等方面对振动现象的原因进行探讨分析。

2.1 柴油机

柴油机零部件加工或者装配不合格,使柴油机结构

不平衡;各缸工作过程不平衡;柴油机安装不正确,安装

基础不牢靠或由于腐蚀造成刚度减弱;固定地脚螺栓松

动;调整垫片未完全紧密贴合,存在虚脚;机件磨损,结

构件松动。以上这些原因都会引起柴油机的振动。

2.2 齿轮箱

齿轮箱的振动可由多方面原因造成,如转动件偏心、

轴承 / 齿轮故障、基础松动等原因。另外,齿轮加工、装

配误差,啮合时轮齿刚度周期性变动,以上均导致齿轮

产生圆周、径向和轴向的振动,不但影响传动精度,产生

噪声,而且通过轴、轴承成为泵组其他零部件的振源。

2.3 泵底座及扬水管

泵安装支座与排放头间加装的调平垫片安装不规

范,接触面未完全贴合,泵高速运转时垫片松动,地

脚螺栓松动,约束刚度降低,引起振动;拆装过程中,

泵排放头、安装支座的水平度及扬水管的垂直度超差,

泵头及扬水管总长约 34 m,处于悬空状态,运转时扬

水管垂直度超差必造成扬水管、轴系剧烈振动,严重

时还会因交变应力引起扬水管断裂 [2]。

2.4 传动轴及联轴节等配件

泵轴过长致刚度不足,挠度太大,直线度差,传

动轴与滑动轴承间碰摩产出振动 [3];轴加工品质差,

运输、保管不当,弯曲度超标,运行时与轴承撞击,

同时,轴承因瞬间受力不均,产生变形、损坏,造成

振动;旋转轴偏心,轴弯曲振动;过长的泵轴受海

浪冲击影响较大,水下部分振动增大;轴承若润滑不

充分,轴与轴承间瞬间干摩,或其间隙过大,都会引

起传动轴的抖动,造成振动。

2.5 泵头

泵头转子部件因质量偏心或转子部件的缺损导致

不平衡引发振动。使用中,叶轮口环与泵碗口环之间、

泵碗轴承与轴之间,原始间隙磨损变大,泵体内漏量大,

回流严重,造成转子轴向力不平衡、压力脉动,振动

增大 [3];汽蚀破坏泵内液体流动的连续性,致泵强烈

振动;泵头拆检时,转子与泵碗的同心度、叶轮和泵

碗口环间隙、泵轴弯曲度等零部件的形位公差、装配

尺寸和安装质量的控制不严格,造成泵头的振动。

2.6 管汇

泵组管道设计及其安装固定不合理引起振动。泵

第46页

42 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

出口管弯多,流体阻力过大,出口管线较长,支架刚

度不足,变形太大,管道下压在泵体上,泵与柴油机

的对中性被破坏;管道安装错位,进出口管与泵连接

时内应力大;进出口管线松动,约束刚度降低甚至

失效。以上均直接或间接导致管路、泵的振动 [4]。

3 解决措施

针对以上引起机组振动超标的原因,本着由表及

里、由简到繁的原则,逐项排查并归纳出以下排故方

法及解决措施。

3.1 柴油机

消防泵组运转中发生振动,应先断开联轴器,分

析振源产生于泵体还是柴油机,并仔细核实柴油机底

座紧固螺栓是否拧紧,基础有无腐蚀缺陷,找正垫片

是否紧密贴合,柴油机结构件是否松动,机体有无异响。

拆除柴油机与传动齿轮箱间的联轴器,单独测试柴

油机,振动值属正常范围,无异响,排除柴油机振动故障。

3.2 从齿轮箱上消振

该柴油机消防泵采用圆锥齿轮 1:1 传动,针对振动

故障,首先进行齿轮箱的外观检查,确认紧固螺栓无松动,

内部传动件无异响,但检查发现齿轮箱底部运行时有较

严重的漏油现象,且库房有备用齿轮箱,故更换。

3.3 消除泵底座及扬水管振动

检查安装支座,其结构稳固,无变形、疲劳,不会

因为强度和刚度降低造成固有频率下降,但底座基础

面上有腐蚀坑点,做了防腐处理。安装时排放头与泵底

座间加装调整垫片,地脚螺栓使用扭矩扳手紧固至规定

值。对泵底座基础找平,以保证泵扬水管及泵轴的垂直

度。以排放头座的上表面作为精找平的基准,用水平仪

校验泵安装支座及排放头的水平度。调平后水平度在

0.005''/1.52 mm 以内,水平仪显示为一格内,即符合要求。

3.4 传动轴的消振措施

从设计制造环节消除振动:应使轴的固有频率避

开柴油机转子角频率;提升制造品质,防止质量偏心

和形位公差超差过大;减小轴长,适当加大轴径,增

加轴的刚度。

从检修过程消除振动:安装前检查轴不能有磨痕、

腐蚀、弯曲变形、质量偏心等,有则进行修复、矫正

或加工 [3];使用百分表测量各轴轴跳动,需符合标准

要求,即不大于 0.005''。

3.5 消除泵头振动

泵头包括吸入端、叶轮、泵碗、泵轴等配件。

从设计制造环节消振:合理设计叶轮及流道,使叶

轮内少发生汽蚀和脱流;保障叶轮与泵碗间隙;优化设

计泵出水流道,减少水力损失;合理设计泵吸入室及压

缩级的机械结构,减少压力脉冲,保证流场稳定,提高泵

效,减少能量耗损,提高泵的振动动态性能稳定性 [3]。

检修过程消振:对叶轮与泵轴进行动平衡检测修

正;严控叶轮口环、泵碗口环、泵碗轴承等配合间隙

值在规定标准值范围内;检查泵轴无磨损腐蚀、弯曲

变形;使用百分表测量泵轴在各级轴套位置处的圆跳

动不大于推荐值 0.005'';调整叶轮轴向间隙,使之符

合手册中规定的该泵的泵轴窜动值 14.29 mm。泵头组

装后手动盘车应灵活、无卡滞。

3.6 消除管汇振动

按照排水管线的连接要求,泵的排水管线与排放

头连接时,应在处于自然状态时连接 [4],并配置适当

的管线支撑,使用固定管卡紧固,避免排水端法兰承

受安装力矩,以期减小因流体流动造成的管线振动。

另外,应及时检查有振动的支撑件的疲劳程度,防止

因强度、刚度降低造成固有频率下降而产生振动。

3.7 重新对中,消除振动

使用激光对中仪进行柴油机消防泵机组对中。检

查柴油机轴与传动齿轮箱轴对中情况,见表 1,应满

足消防泵维修手册中规定的 1 700 r/min 转速下万向联

轴器的对中要求。

端面偏移 /m 端面弯曲 /m

水平方向 5.0 0.14/1''

竖直方向 1.2 0.09/1''

标准值(1700 r/min) 5 0.4/1''

表 1 对中数据表

3.8 优化操作流程,消除振动

消防泵的性能测试:采用先经排海管大流量

排放,运转一段时间后再缓慢关闭排海管线阀门逐步

建立消防系统压力的测试方法。此方法可在大流量的

工况下把磨合期间产生的磨屑和热量迅速带走,

(下转第 47页)

第47页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 43

安全分析

Safety Analysis

循环流化床锅炉旋风分离器中心筒失效分析

谭雄健 覃健彬 吴榉洋 韦炳聪 李志刚

(广西壮族自治区特种设备检验研究院 南宁 530029)

摘 要:文章采用宏观检查、化学元素分析、金相分析、硬度检测、力学性能分析、断口分析方法,对

某循环流化床锅炉的旋风分离器中心筒奥氏体不锈钢母材及筒节环形对接焊缝裂纹进行失效分析。分析结果

表明,其失效的原因为焊接工艺达不到要求,且材料长期高温运行后导致脆性过大、塑性下降。最后,根据

失效原因提出相应措施和建议。

关键词:旋风分离器 中心筒 失效分析 奥氏体不锈钢

Failure Analysis of Central Barrel of Cyclone Separator

in Circulating Fluidized Bed Boiler

Tan Xiongjian Qin Jianbin Wu Juyang Wei Bingcong Li Zhigang

(Guangxi Zhuang Autonomous Region Special Equipment Inspection and Research Institute Nanning 530029)

Abstract For the central barrel of cyclone separator in the circulating fluidized bed boiler, the failure

analysis was carried out to the base metal used austenitic stainless steel and the crack in girth welds, by means of

macro inspection, chemical element analysis, metallographic analysis, hardness testing, mechanical property analysis

and fracture analysis. The analysis results show that the failure reasons are that the welding process can not meet the

requirements, the brittleness increased and plasticity decreased of the material after long-term and high-temperature

operation. According to that, the measures and suggestions are put forward.

Keywords Cyclone separator Central barrel Failure analysis Austenitic stainless steel

中图分类号:TB496 文献标志码:B

文章编号:2095-2465(2023)02-0043-05 DOI: 10.19919/j.issn.2095-2465.2023.02.011

作者简介:谭雄健(1995 ~ ),男,本科,助理工程师,从

事承压类特种设备检验检测工作。

基金项目:广西市场监管局科技项目“高温高压蒸汽管系

应力分析与支吊架优化调整方法研究”(GXSJKJ2021-13);“锅

炉异种钢接头电解腐蚀技术研究”(GXTJ-20211105)。

通讯作者:李志刚,E-mail: 375959120@qq.com。

(收稿日期:2022-08-18)

在电力行业中,火力发电相比于水力发电、风力发

电、太阳能发电、核能发电等,是我国发电量占比最高

的发电形式。随着社会发展,城市和工业用电量上升,

对火力发电机组参数提出了更高的要求。电站锅炉是火

力发电机组的主要设备,而循环流化床锅炉作为电站锅

炉最重要的类型之一,经历了数十年的技术突破,技术

已非常成熟。旋风分离器作为循环流化床锅炉中最具代

表性的部件之一,在锅炉的工作中起到至关重要的作用。

粗煤颗粒在炉膛内燃烧后向旋风分离器流动,而未能充

分燃烧的煤粉颗粒体积较大,受离心力和重力共同作用

向下经锥筒底重新回到炉膛燃烧;而烟气受旋转加速作

用向上经过中心筒流向尾部烟道继续传热。旋风分离器

也是一个易损部件,其常见失效模式有塑性变形大、烟

气冲刷磨损、脱落等 [1-3]。

某电厂 DGJ480/13.73-II5 循环流化床锅炉的旋风

分离器中心筒部件、筒体及筒体间拼接环焊缝发生开

裂现象,影响机组运行经济性,存在脱落失效风险,

严重影响锅炉的运行安全。针对此情况,对旋风分离

器中心筒进行取样,分析失效原因。

1 现场情况

该循环流化床机组为 150 MW 机组,过热蒸汽流

量为 480 t/h,过热蒸汽压力为 13.73 MPa,再热蒸汽

流量为 398.44 t/h,再热蒸汽出口压力为 2.482 MPa,

第48页

44 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

过热及再热蒸汽温度为 540 ℃。锅炉机组累计运行时

间为 11.8 万 h。

锅炉炉膛与尾部竖井烟道之间,左右布置 2 组

汽冷式旋风分离器。旋风分离器设计入口温度为

883 ℃, 设 计 出 口 温 度 为 871 ℃, 中 心 筒 材 质 为

ZG35Cr27Ni12Mn1Si1.5NRe,板材厚度δ=20 mm。左

右各为 5 个筒节,因结构限制两筒节间采用单面焊接。

中心筒于 2016 年大修更换完毕后,累计运行时间已达

3.88 万 h。

2020 年检修时,现场施工人员用短挂钩对两侧中

心筒第 1 筒节与第 2 筒节之间的连接进行加固。2021

年 6 月检修时,检修人员发现中心筒第 1 筒节与第 2

筒节间环形对接焊缝发生脱焊,两筒节母材部位出现

裂纹,现场用钢板对两筒节进行贴补焊并制作长挂钩

再次进行加固处理。

2 实验方法

以热熔切割法,取左侧旋风分离器中心筒上起第

1 筒节与第 2 筒节环形对接焊缝处试样 2 件,取样点

分别为环形对接环焊缝正左侧向后 30°,及环形对接

环焊缝正右侧向前 30°处,试样包含两筒节母材、筒

节环形对接焊缝、贴补钢板与母材的焊接焊缝。

因中心筒区域烟温较高,且运行时间累计已达数

万小时,将两试样进行细化分割取样,并进行如下

实验项目:对筒节拼接环焊缝进行宏观分析,并进

行表面无损检测;取环形对接焊缝及两侧距离焊缝

10 mm 范围内母材试样 1 块,记为 S1,进行金相试验,

分析其显微组织老化程度;分别在两试样完整区域切

割 2 个标准拉伸试样,记为 S2、S3,采用微机控制电

液伺服万能试验机(SHT4605)对其进行拉伸性能试验;

分别在两试样完整区域切割 2 个标准弯曲试样,记为

S4、S5,采用微机控制电液伺服万能试验机(SHT4605)

对其进行弯曲性能试验;分别在两试样完整区域切割

2 个标准冲击试样,记为 S6、S7,采用数字式金属

摆锤冲击试验机进行冲击试验;采用真空直读光谱仪

(GS1000-11)对试样 S2、S3 进行化学成分分析,以

判断材料是否符合设计要求;采用 ROCKWELL574 洛

氏硬度计对试样 S2、S4 进行硬度检测;对力学性能试

验(拉伸、弯曲、冲击试验)所产生的断口进行宏观

检查,并采用扫描电子显微镜对试样 S3、S5、S7 进

行微观断口分析。

3 实验结果与讨论

3.1 宏观检查及表面无损检测

中心筒试样内壁面表面均匀覆盖有红褐色氧化物,

右试样对接焊缝处可见明显沿焊缝中心及熔合线处贯

穿状裂纹。右试样对接焊缝其中一侧裂纹,由试样边缘

沿焊缝中线向试样中心部延伸 50 mm 后,从焊缝中线

延伸至熔合线位置,并沿熔合线继续延伸 130 mm;另

一侧裂纹由样板边缘沿焊缝中心向试样延伸 90 mm。

中心筒试样外壁面焊缝位置,未见焊缝熔合特征,可见

明显上下筒节钢板的原始边缘,由此可判断,焊缝焊材

在焊接时未焊透至样板外壁面。焊缝中线处裂纹因单

面焊并且未焊透,上述的熔合线处裂纹由中心筒试样

内壁面向外壁面发展,且已贯穿两表面。由以上宏观检

查可知,中心筒的焊接工艺不符合设计要求。

将两试样内壁面氧化物打磨干净,呈现金属光

泽,对内壁面进行表面渗透检测。检测后发现,沿两

试样热切割边缘处分布较多裂纹,其长度最大可达

50 mm;贴补钢板与母材的焊接焊缝两侧,沿其焊缝

位置,分布众多细小裂纹,并呈现向母材延伸的趋势。

3.2 化学成分分析

化学成分分析结果见表 1。该中心筒钢材为非标

准材料,对其化学成分分析结果参考相近的标准材料

进行对比(下同)。化学成分分析结果表明,C 元素

含量明显低于该牌号材料所要求的标准值;Cr 元素

在相近的标准牌号 ZG40Cr25Ni12Si2 中要求含量为

24% ~ 27%, 故 在 ZG35Cr27Ni12Mn1Si1.5NRe 牌 号

中 Cr 元素含量要求应为 27% 左右,实际测得的 Cr 元

素含量约为 24%,可能低于该牌号的要求。C 元素及

Cr 元素含量会影响材料强度、塑性及硬度,导致材料

本身塑性及强度不满足设计要求。其他元素符合牌号

要求。

试样 C Cr Ni Mn Si

S2 0.156 24.39 12.74 1.19 1.54

S3 0.161 24.87 12.68 1.09 1.53

ZG40Cr25Ni12Si2

(GB/T 8492—2014) 0.3 ~ 0.5 24 ~ 27 11 ~ 14 2.0 1.0 ~ 2.5

表 1 化学成分分析结果 %

3.3 硬度分析

按照 GB/T 4340.1—2009《金属材料 维氏硬度试验

第 1 部分:试验方法》,在 ROCKWELL574 洛氏硬度

第49页

PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.01 45

安全分析

Safety Analysis

计上进行硬度检测,结果转换值见表 2。该材料为非标

准材料,无法直接对材料的硬度值进行比对。

试样 测点 1 测点 2 测点 3 测点 4 测点 5 平均值

S2 246 257 256 243 243 249

S4 230 229 227 235 239 232

表 2 硬度检测结果 HBW

因该材料用于锅炉且为铸钢,参照 DL/T 438—

2016《火力发电厂金属技术监督规程》中锅炉用铸钢

材料的硬度范围(185 ~ 260 HBW),试样材料硬度

值在此范围内,硬度符合要求。

3.4 金相分析

试样经机械粗磨、细磨、抛光后,用“盐酸 + 硝

酸溶液”(比例 3:1)进行腐蚀并清洗。在台式电子显

微镜下观察金相显微组织,其结果见图 1,中心筒母

材处金相组织为奥氏体 + 碳化物 + 铁素体,焊缝处金

相组织为奥氏体 + 碳化物。

(b) 第 1 筒节与焊缝熔合线金相组织

(a) 第 1 筒节母材金相组织

图 1 试样 S1 金相组织

(c) 焊缝金相组织

(d) 第 2 筒节金相组织

图 1 试样 S1 金相组织(续)

母材金相以奥氏体为基体,沿晶界分布大量块状、

片状 M23C6 碳化物,晶内有较多片状、颗粒状 M23C6

碳化物及长条状σ相。焊缝金相以奥氏体为基体,晶界、

晶内分布大量颗粒状、短条状 M23C6 碳化物,材料老

化严重。铸造耐热钢材料长时间处在 850 ℃以上的高

温工作环境时,呈现上述金相组织,符合该材料在此

台锅炉内运行的特征。

3.5 力学性能分析

拉伸试验结果见表 3。在进行拉伸试验时,试验

机对两试样开始施加拉伸载荷的短时间内,试样 S2 在

拉伸试块的夹持位置发生断裂,试样 S3 在夹持位置与

拉伸段的过渡圆弧位置断裂,所测强度远低于相近的

标准牌号材料强度。

弯曲试验结果见表 4。在试验仅达到极小的弯曲

角度时,试样 S4、S5 均发生开裂而无法继续进行试验,

结果为不合格。

冲击试验结果见表 5。试样 S6、S7 消耗冲击功最

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46 2023.01 设备监理

安全分析

Safety Analysis

大仅为 1.7 J,远小于铸钢冲击试验性能,试验后试样

均完全断裂。

力学试验结果表明,中心筒在长期处于 850°的

高温工作环境后,其材料塑性明显下降,脆性极大提高,

存在较大的使用风险性。

试样 屈服强度 /MPa 抗拉强度 /MPa 断后伸长率 /%

S2 43 98 0.8

S3 38 104 0.8

ZG40Cr25Ni12Si2

(GB/T 8492—2014) ≥ 220 ≥ 450 ≥ 6

表 3 拉伸试验结果

试样 发生断裂时的弯曲角度 /(°)

S4 2

S5 3

表 4 弯曲试验结果

试样 消耗冲击功 /J

S6 1.7

S7 1.4

ZG20CrMoV(DL/T 869—2021) ≥ 29

表 5 冲击试验结果

3.6 断口分析

对拉伸试验、弯曲试验、冲击试验后各试样的断

口进行宏观观察,其中弯曲试验断口宏观形貌见图 2。

各力学性能试样断口相对平直,没有明显的宏观塑性

变形;断口垂直于拉伸载荷方向,断面呈结晶状,呈

现许多反光小平面,为典型的脆性断口特征。

图 2 弯曲试验断口宏观形貌

将试样断口置于蔡司 EV018 扫描电子显微镜下观

察断口形貌特征,其结果见图 3。高倍下观测,断口晶

界有大量裂纹且呈穿晶分布,无法观察到完整晶界,存

在极少量的韧窝,为穿晶断裂,呈典型的解理断口 [4]。

(a)试样 S3

(b)试样 S5

(c)试样 S7

图 3 扫描电镜分析结果

4 结论

本文通过对某循环流化床锅炉旋风分离器中心筒

取样试验所得的数据结果,得到以下结论:

1)宏观分析结果表明,因结构限制,两筒节之间

对接焊缝采用单面焊接,焊接质量控制不当,未能焊

透材料两侧,造成焊缝位置实际可承受载荷应力不满

足设计要求,导致开裂。

2)材料元素含量中,C 元素及 Cr 元素含量与牌

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