电厂锅炉管道堵阀缺陷分析与检验研究

电厂锅炉管道堵阀缺陷分析与检验研究

齐振飞

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

摘要：随着我国电力产业的发展,一大批亚临界、超临界机组得到广泛应用。大部分电厂采用堵阀来进行水压试验,从而提高锅炉水压试验的可靠性及安全性。然而,由于多种因素的影响,使得堵阀存在一定缺陷,危害到人身及其设备安全。因此,分析电厂锅炉管道堵阀缺陷及检验具有重要意义。关键词：电厂锅炉；管道堵阀；缺陷分析；检验

引言

堵阀是一种水压试验的隔离装置，安装在锅炉过热器出口及再热器进出口的蒸汽管道上，是管道内的重要承压部件。然而，在电厂锅炉管道检验过程中，管道堵阀极易发生表面裂纹缺陷，不仅影响管道使用寿命，而且降低了电厂锅炉工作效益。如何完善电厂锅炉管道堵阀缺陷的检验规范是当前急需解决的重要任务，对防治锅炉管道堵阀缺陷的发生有重要意义［1］。

1电厂锅炉管道安装的具体方法

1.1排管与支架的安装

管体吊支架的良好安装是排管过程的前提，也可以促进管口的衔接工作，因为管道在应用的过程中可能会发生膨胀，所以应该提前做好膨胀补偿工作，保证管道安装的一致性和协调性。吊支架如果安装不规范会影响整体质量，在安装前应该对管体，连接件，弹簧的材料和型号进行检查，检查它们是否符合施工的标准，然后按照图纸进行施工，安装时保证根部牢固，弹簧和连接件的螺母要互相缩紧，弹簧受力良好，如果根部设计与计划存在偏离，要保证偏装值在可行范围内，如果吊支架起称重作用，要保证其不受到外力的影响。

1.2管道的焊接

管道的焊接可以分为焊接工艺，坡口加工以及清理定位三个方面，在焊接前，焊接人员要以现场施工环境为基础，同时按照施工图纸制定可行的计划，确保所需材料质量良好，应该对材料的选择，预热及热处理的温度、时间，材料的无损检测和工艺参数等进行技术交底，其次，坡口的加工采用离子弧或者氧乙炔的加工方式，结合现场的施工条件，加工后应该对坡口去除油污，氧化皮，和熔渣，打磨不平整的地方，管道接头定位的人员的工作应该做到细致，因为如果坡口不符合要求，容易造成焊瘤或者内凹，影响焊接质量，此外，还要保证均匀的组对间隙，连接管内壁应该平齐，且错位不超过规定值，如果厚度不均匀需要进行打磨，定位焊接时，由合格的焊工采用与根部焊道相同的材料焊接。

2电厂锅炉管道堵阀缺陷原因

2.1堵阀材质

一般情况下，我国堵阀材质分为锻钢件和铸钢件两种，其中铸钢件的设计具有灵活性及经济性，在多数电厂锅炉中得到广泛应用。此类堵阀由于受到制造工艺的限制，其组织不均匀、不致密，晶粒较粗，极易产生裂缝。尤其是在低温状态下，结合组织应力共同作用，铸钢堵阀构件易塑性变坏，产生表面裂缝。

2.2堵阀制造工艺

首先，堵阀制造加热过快时，由于受到热应力的作用而产生裂纹;而终锻温度较低时，由于金属塑性较差也会产生裂纹。其次，无论是哪一种堵阀材质在制造过程中，为了有效消除工作内部的内应力，常常需要进行时效处理。若时效时间不充足，其工件将保留较大内部应力，在使用中极易变形或者开裂，进而发生裂纹。最后，金属液在铸型内由于凝固及收缩的不同，将产生较大的铸造应力。当这一应力超过金属强度极限时，也将发生破裂。而破裂时的温度分为冷裂纹及热裂纹，其中冷裂纹是在200℃～400℃的低温状态下，铸钢的塑造性变差，在较大的组织应力及热应力作用下进而发生冷裂纹。常常分布在铸钢件表面的圆角、沟槽及缺口等部位，往往有一定的深度，表现出连续的线条。而热裂纹是在1200℃～1400℃的高温状态下，沿晶扩展，表现出较浅的网状裂纹［2］。

2.3堵阀运行

一方面，受到温差应力的影响，堵阀内的介质有着较高温度的过热蒸汽，当锅炉运行或者启停的过程中，堵阀阀体的壁厚较大，在其内外表面形成表达的温差应力，其破坏作用也更加明显。若堵阀在生产加工中出现一些小缺陷，当锅炉在运行中，这些小缺陷会进一步扩展放大，进而形成裂纹。另一方面，受到内应力的影响。电厂锅炉在运行中，堵阀承受着较大的工作压力，而堵阀阀体内的应力将得到有效释放，组织内部的小缺陷会扩展成裂纹。且随着运行时间的延长，裂纹的深度及长度也随之而增加。

2.4堵阀检验工艺不完善

从当前来看，电厂锅炉管道堵阀检验工艺之中，未按照相关标准来进行检验，且这些标准并不全面，导致堵阀生产质量不能够满足当前电厂锅炉需求，其制造质量得不到有效保证。

3电厂锅炉检验管理措施

3.1锅炉水压试验前的自检

在管道安装施工完成之后进行自检工作是必要的，尤其是在进行锅炉整体水压试验之前进行自检是不可缺少的一个环节。锅炉管道的自检项目包括场检验条、汽热交换器、阀门及附件、锅炉钢架以及管件等多个部分，在自检时这些部分都要保证参数以及性能与要求一致，避免安全隐患的存在。另外在进行锅炉水压试验时要做好承压部件的缺陷调整、再热器水压压力、试验用水情况、锅炉自身水压压力以及保压时间等多个项目的检测。同时为了保证锅炉系统整体的质量，在正式运行之前也要做好锅炉机组的检验项目，主要包括技术资料、安全附件以及压力承载等诸多内容。总之，为了保证电厂锅炉管道安装的质量，同时也是为了管道正常运行之后的安全性具有保障，所以在锅炉水压试验之前要做好自检工作。

3.2对压力管道安装质量的检查

作为质量控制监督保证体系中最为重要的一部分进行管道安装质量的检查是极为重要的，首先要对材料进行检查，只有保证材料质量和参数等方面符合图纸设计施工要求才能够进一步保证管道整体设计符合要求，因此要严格认真的核对管件、阀门以及焊接材料的出场合格证书以及原始证明文件，此外在检查材料合格之后关于材料的保存和安放问题也要合理安排，避免因为材料自身的特殊要求没有得到满足而被损坏。此外，在施工之前还要对材料进一步确定检验，尤其是对于那些需要复验的材料必须要认真对待，坚决避免因为原材料的问题而导致管道安装质量受到损害。此外，一个项目的负责人是项目实行的核心，所以要对管道安装项目的负责人进行资格审查，还要严格监督管理人员是否能够履行自己的责任，将每一项责任都落实到个人。总之压力管道的安装质量检查对于整个管道系统来说是一项基础工作，以后所有的运行工作都是建立在管道安装合格的基础之上，因此要格外重视［3］。

3.3锅炉水压试验前的自检

自检措施是十分有必要的，在锅炉整体水压试验之前的自检工作尤甚，主要包括检验气热交换器、管道本身以及多个零部件的自检。保证这些部分的参数和性能要求达到既定目标，才能使得管道系统的运行安全得到保障，使用性能也能达到电厂生产的要求。因此，锅炉水压试验前自检工作的重要性是不容忽视的［4］。

3.4管道压力容器和管道安装的质检。在管道安装质量检查

过程中，管道、压力容器和管道安装质检是必要的检验流程。这个环节主要对一些硬件设备以及安装人员能力进行全面考察。例如，安装人员是否持有上岗证，管道安装过程中涉及的各项材料是否达标，一旦发现有不达标的材料存在时，要进行及时的处理与更换。每一项检查都要有详实的记录与合格证明。每套设备的指标都要达到规定标准才能投入使用。锅炉管道的安装与质检涉及许多细节性工作，所以在安装过程中要能够有序地协调每一个环节，只有这样才能够确保安装质量符合标准。

3.5严格按照安装流程来操作

（1）对基础零部件进行严格的质检。锅炉管道安装之前，要对设备所需的零部件进行严格校准和检查，还要能够熟悉设计图纸并掌握安装的流程以及顺序。锅炉管道安装之前，要通过质检部门的检测才能够正式进行装配。（2）设置顶棚管线。前侧水冷壁的焊接与吊装施工，过热器管线被焊接操作之后要进行相应的检测处理，整个过程在达到规定的标准以后，要进行加固处理，然后再焊接。（3）测试。锅炉管道安装完成以后，要进行主炉测试和压力测试。在锅炉运转过程中，要确保其始终处于安全运行状态，然后再对锅炉的其他性能进行全方位检查和测试。

3.6材质复验及明确横向缺陷扫查技术

对于电厂锅炉主蒸汽母管阀门旁路管、疏水管、双减流量计、法兰弯头位置等经常出现的材料错用现象，其原因为电厂锅炉在安装过程中质量控制不严。这些位置虽不是主蒸汽母管本体，但实际上在运行过程中需要承受与主蒸汽母管相同的压力和温度。如果出现材料错用的情况，则易导致生产事故的发生。因此，在目前的电厂锅炉检验过程中应该重视与主蒸汽母管相连接的旁路及其他管件的检验，采用光谱仪对材质进行复查，确保所用材料的正确性，对出现材料错用的管段或管件应及时进行更换。对于检验中发现的大量横向缺陷问题，应采用正确的超声检测方法来提高横向缺陷的检出率。目前，相关标准中对横向缺陷的检测可采用斜平行扫查、将焊缝余高磨平或局部磨平后进行平行扫查方式来进行，但从实际检验情况看，对于将焊缝余高磨平或局部磨平后进行平行扫查的方式，其横向缺陷检出率更高，而斜平行扫查很难检出横向缺陷。因此，建议今后横向缺陷的检测以将焊缝余高磨平或局部磨平后进行平行扫查作为标准扫查方式，确保横向缺陷的有效检出。对于横向缺陷的大量产生，也应该加强制造与安装环节中对焊接质量及热处理工艺的控制。

3.7加强焊接喷嘴式流量计监管

根据目前焊接喷嘴式流量计在电厂锅炉上使用及发生事故的情况，应将主蒸汽管道流量计纳入安全监督管理体系。对目前已经使用的电厂锅炉流量计开展专项排查工作，解决结构设计不合理、承压部件材质错用、异种钢环缝焊接等问题，对检验过程中检出较多焊接缺陷的流量计进行分批更换，对新更换的焊接喷嘴式流量计进行严格的制造及安装质量把控，确保所采购的流量计其承压部件的设计、制造和检验过程均满足相应的安全技术规范及标准要求，或直接更换为中间无环焊缝的一体式流量计。对于新采购的流量计，应要求制造单位按有关技术规范和相应标准提供产品合格证和质量证明文件。而在管道定期检验工作中，应更加重视流量计的检验，将其作为主蒸汽管道检验工作的一项重点，包括使用光谱仪对流量计承压部位及焊缝的材质进行复验，确保所用材料满足高温高压的使用条件；同时，针对流量计自身的结构特点，有针对性地对接焊缝及母材进行全面的磁粉检测和超声检测，对于有冷裂纹倾向的材料，还应在超声检测过程中进行横向缺陷扫查。

4结语

堵阀作为电厂锅炉的承压设备，通过加强堵阀材质检验、优化堵阀制造工艺、检验堵阀运行过程、完善堵阀检验体系等举措，降低管道堵阀缺陷的发生，最大限度保障电厂锅炉的正常运转，提高工作效益。

参考文献

［1］马东方，常剑冰，杨旭，等．电站锅炉主蒸汽管道堵阀处应力优化及处理［J］．锅炉制造，2014，2(2):1－2．

［2］许忠友.试论电厂锅炉管道安装的具体方法及检验措施[J].工程技术:全文版,2014(5):319.

［3］王继涛.试论电厂锅炉管道安装的具体方法及检验措施[J].民营科技,2012(5):33.

［4］姜涛.锅炉管道安装的具体方法与检验措施探析[J].探索科学,2016(4).