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加强电站锅炉管道堵阀的检验


加 强电 站锅炉 管道堵阀的检验 
李鹏新 王 兴 胜  笪 耀 东  中 国特 种 设 备 检 测研 究院 

中 国特 种 设 备 检 测 研 究 院 锅 炉 事 业 部 通 过 近 年 
来 对 超 临 界 电站 锅 炉 的 定 期 检 验 , 发 现 锅 炉 主 蒸 汽 

检 查 还 存 在 裂 纹 。广 西 防 城 港 电厂 对 此 堵 阀进 行 了  
更换。  

管 道 、再 热 蒸 汽 冷 热 段 管 道 堵 阀 阀 体 普 遍 存 在 表 面  裂 纹 缺 陷 ,有 的为 密 集 裂 纹 ,长 度 较 大 ,在 打 磨 后 

2 2 0 年 l R ,对 安 徽 凤 台 电厂 2 机 组 锅 炉  ) 09 0 号

进 行 内部 检 验 。主 蒸 汽 管 道 规 格  5 0×8 r m , 4 0 a   材 质 SA 一335P91, 再 热 蒸 汽 热 段 管 道 规 格           6 3 7×2 r m,材 质S 9. 3 a A-3 5 l 3 P9 ,堵 阀材 质 皆为  S 27 2 A一 l Cl A。 经磁 粉探 伤 ,发现 主 蒸 汽管道 、再 热 

长 度 有 扩 展 , 深 度 较 大 。 堵 阀 作 为 管 道 的 承 压 部 
件 ,且 悬 空 布 置 于 锅 炉 两 侧 ,运 行 中一 旦 发 生 阀 体 

泄 漏 或 开 裂 事 故 ,对 人 身 和 设 备 安 全 具 有 较 大 的 危 
害 性 。 本 文 列 举 了 几 家 大 型 电厂 锅 炉 管 道 堵 阀 存 在  的 裂 纹 缺 陷 ,进 行 了汇 总 分 析 ,提 出 了对 堵 阀 应 完  善 相 关 制 造 验 收 标 准 ,在 制 造 检 验 、制 造 监 检 等 方  面 加 强 工 作 , 电厂 应 加 强 相 应 的 金 属 监 督 和 运 行 控  制 ,定期 检 验 方 面应 加 强针 对 性检 验 等 的建 议 ,   以 期 对 超 临 界 锅 炉 管 道 堵 阀 的 质 量 安 全 进 行 有 效 
控制。  

蒸汽 热段 管道堵 阀 阀体外 表面 存在 多条 裂纹 。  
主 蒸 汽 管道 、再 热蒸 汽 热 段 管道 堵 阀 阀体 发 现 多 
条 裂纹 ,如 图 1 、图2 所示 。  

1 电站 锅 炉 管 道 堵 阀 发 现 裂 纹 的 案 例 
1 0 9 8 ,对 中华 电力 广 西 防城港 电厂 l )2 0 年 月 号机 

组 锅炉 进 行外 部 检 验 ,通 过 查 阅检 修 资 料 ,发 现 以 下 
缺 陷修理 记录 :对 l 号锅 炉过 热器 出 口管道 ( 管道 规格  5 5 1×8 rm ,材 质S  3 5 9 )堵 阀表 面裂 纹进  7. 4 a A 3P 1

行 打磨 ,堵 阀 字牌 侧 缺 陷 打磨 至3 0×1 0×6 r m, 0 0 0 a   经 磁 粉 探 伤 确 认 缺 陷 大 致 消 除 ; 一 处 小 缺 陷 打 磨 
1 0×5 5 0×2 r m, 经磁 粉 探 伤 确 认 缺 陷 已经 消 除 ; 7 a  

堵 阀无 字牌 侧 缺 陷 打 磨 至4 0×1 0×6 rm ,肉眼 还  0 6 0 a 能看 见 明 显 裂 纹 。 吊耳 处 裂 纹 长5 0 m,使 用 热 处  0r a 理 加 热 带 加温 至2 0~2 0C,恒 温 3 后 ,使 用碳 弧  0 5  o h
气刨 进 行 消缺 , 打磨 至 3 0×8 5 0×6 r m ,消 除 淬 硬  0 a 层 1 rm ,露 出金 属 光 泽 后 打 磨 圆 滑 ,经 磁 粉 探 伤  ~2 a
图1主蒸汽管道堵阀阀体裂纹 

裂纹 ,最 长 约8 rm  炉右 侧 再 热蒸 汽 冷段 管 道堵 闯  0 a
阀体存 在5 裂纹 ,最 长约 2 rm。 处 5 a   6 0 0 l 月 ,对 大连 庄 河 电厂2 机组 锅炉 进  )2 1 年 0 号

行 内部检验 ,再 热蒸 汽冷段 管道 堵阀材 质W CC。发现  炉左 侧再 热 蒸 汽冷段 管 道堵 阀 阀体 外表 面存 在 l 条 裂  5

纹 ,最 长 约6 rm ,炉 l侧 再热 蒸 汽 冷段 管道 堵 阀 阀  0 a 右
体外表 面存在 2 条裂纹 ,最 长约 lmm。   3  

2锅炉管道堵 阀缺 陷特点 
图2再热蒸汽热段管道堵 阀阀体裂纹 

1 )铸钢 件表 面裂 纹 比锻 钢件严 重 。锻 钢件 表面裂 
3 0 9 1 月 ,对浙 能 兰溪 电厂 4 )2 0 年   1 号机 组锅 炉进 

纹 比较单~ ,集 中在截面 突变 部位 ,条数较 少 ;铸钢件 
表面 裂纹较多 ,分 布在整个 阀体范 围内,有 呈现密集龟  裂 的热裂纹 ,亦有 呈现单条或 断续条状 的冷 裂纹。热裂  纹条数 较多 ,多处 密集分布 ,裂纹 较短 ,深度 较浅 ;冷 

行 内部 检 验 。经 磁 粉 探 伤 , 发现 再 热蒸 汽 热段 管道  堵 阀 阀体 外 表 面 存 在6 裂 纹 ,最 长约 3 r m ;再 热  条 0 a 蒸汽 冷段 管道 堵 阀阀 体外 表 面存在 4 条裂 纹 ,最 长约  0
6 rm 。 0 a  

裂纹 为单条或断续条状 ,裂纹 较长 ,深度较大 。   2 )通过 检 验 发 现 的 管道 堵 阀裂 纹 皆是 阀体 外 表 
面 裂纹 。检 验 中对 多个 堵 阀打 开堵 板进 行 了内表 面检 
查 ,均 未发 现裂纹 。  

4 0 0 月 ,对华能沁北 电厂2 )2 1年1 号机组锅炉进行 内 
部 检验。再热蒸汽 热段 管道 规格 6 2×2 .rm,材质  8 35 a

S A-35 9 ,再热 蒸汽冷段 管道规格 6 5×1rm,材  3P 1 3 7 a
质A6 2 7 C 3 。经磁粉探 伤 ,发现炉右侧再 热蒸 汽热  7B 0 L 2

3 )超 临 界 机 组 锅炉 管 道 堵 阀 裂纹 缺 陷存 在 普遍  性 。对多 家 电厂 超 临界 机组 锅炉 管道 堵 阀 的检验 发 现  堵 阀 阀 体存 在 裂 纹 缺 陷 。裂 纹 深 浅 不一 ,且 数 量 比  较多。  

段管道堵 阀阀体外表面存在4 条裂纹 ,最 长约1rm;炉  0 a 左侧再 热蒸汽冷段管道堵 阀阀体外表 面存在 l条裂 纹 , 5  

最 长约 10 m ;炉 右侧再 热 蒸汽 冷段 管道堵 阀 阀体 外  6r a 表面存在7 条裂纹 , 长约 10 m,如 图3 示。 最 4r a 所  

4 )锅炉 运行 时间普遍 较短 ,一般 l2 。 ~ 万h 

3 缺 陷原 因分 析 
3 1材质方面  .
堵 阀一般 采 用 两种 材质 :锻 钢 件和 铸 钢件 。超 临  界锅 炉 主蒸 汽管 道 、再 热 蒸汽 热段 管道 因运行 参数 较 
高 ,其堵 阀 多采 用锻 钢 件 。再 热蒸 汽冷 段管 道运 行 参  数 相 对较 低 ,其 堵 阀多 采用 铸钢 件 。 由于 制造工 艺 的 
图3 再热蒸汽冷段管道堵 阀阀体裂纹 

限制 ,铸 钢 件组 织 不致 密 、不均 匀 、 晶粒粗 大 。锻 钢  件 组 织 晶粒一 般 比较 细小 ,制造 工 艺过 程复 杂 ,与铸  件 相 比 ,组织 性能较 好。  

5 0 0 3 ,对 田集 电厂 2 机 组 锅炉 进 行 内  )2 1 年 月 号 部检 验 。再 热 蒸 汽 热段 管 道 规 格  91 . 4 4×3 r m, 2 a  
材 质 A3 5 9 ,堵 阀材质 W C- 3P  l 9;再 热蒸 汽 冷段 管道 

3 2制造 工艺方面  .
?32 1锻造 裂纹  .. 锻造 裂 纹产 生 的原 因很 多 ,属 于锻 造 本 身的原 因 
有加 热 不 当 、操 作 不正 确 、终锻 温 度太 低 、冷 却速 度 
太快 等 。加 热速 度 太快 时 , 因热应 力 而产 生裂 纹 ;终  锻温度 过低 时 ,因金属塑性 变差 而导致 撕裂 。  

规 格  9 4×2 4 m ,材 质 A6 2 0 3 ,堵 阀材  1 5.r a 7 B7 CL 2 质 Z 3 -4 0 G2 0 5 。经 磁粉 探伤 发 现 :炉 左侧 再 热蒸 汽热  段 管 道堵 阀阀体 存 在 l 处 裂 纹 ,最 长 约 l rm ;炉 右  2 5 a 侧 再 热 蒸 汽 热段 管道 堵 阀阀 体存 在6 裂 纹 ,最 长约  处

10 ;炉左 侧再 热蒸 汽冷 段管 道堵 阀 阀体存 在 1处  6mm l

?3 2 2铸造 裂 纹  ..

检 验 标 准 , 锅 炉 堵 阀 制 造 和 检 验 主 要 参 照 J T3 9  B/ 5 5

金 属 液在 铸 型 内凝 固收 缩 过程 中 ,表 面和 内部 冷  却 速 度 不 同 会 产 生 很 大 的铸 造 应 力 , 当 该 应 力 超 过 
金 属 强度 极 限 时 , 铸 件 便 产 生 破 裂 。根 据 破 裂 时 温 

( ( 电站 阀 门 一般 要求  、GB Tl 2 9 通用 阀 门 碳  / 2 2  素钢 铸钢 件 技术 条件  、J / 6 5 锅炉 管道 附件 承  B T9 2  压 铸 钢件 技术 条件  和J T 2 3 电站 阀门铸 钢件 技  B/ 5 6  术条 件  等标 准 执行 。这 些 标准 对 堵 阀 阀体 的检 验 要 
求 不够 全 面 ,主 要是 针 对 亚 临界 锅 炉制 定 的 ,其 中相  关 的无损 检 测要 求不 是 1 0 o %检 验 ,容 易 在制 造 中遗 留  缺 陷 , 已不 能 满 足 日益 发展 的超 临 界及 超超 临 界锅 炉 

度 的高 低 又 分 为 热 裂 纹 和 冷 裂 纹 两 种 。 热 裂 纹 约 在 
l0 2 0~1 0 ℃高 温下 产 生 ,并 在 最后 凝 固 区或 应 力集  40

中区 出现 ,一 般 是沿 晶扩 展 ,呈 很 浅 的 网状 裂 纹 ,亦 
称 龟裂 。铸 造 冷 裂纹 约 在2 0~4 0 0 0 ℃低 温下 产 生 。低  温 时 由于铸 钢 的 塑性 变 坏 ,在 巨大 的 热应 力 和组 织 应  力 的共 同作 用 下 产生 冷 裂 纹 ,一 般分 布 在 铸 钢 件截 面 

堵 阀 的质 量 安 全要 求 。鉴于 相 关 标准 对 超 临界 锅炉 堵  阀的 检验 要 求 不尽 完 善 ,相 关 依据 缺 乏 ,所 以在制 造  检 验 工艺 的制 定 和制 造 监督 检 验 方面 对 锅炉 堵 阀 的要  求 就 会存 在 不 完善 之 处 ,不 能 使堵 阀制 造质 量 得到 全 
面 有效 的控制 。  

尺寸 突 变 的部 位 ,如 夹 角 、 圆角 、沟槽 、凹 角 、缺 口  
的周 围 等部 位 。这 种 裂 纹 一般 穿 晶扩 展 ,有 一 定的 深 

度 ,一 般为 断续 或连 续 的线条 。   ?3 2 3时效 处理  ..
在 铸 钢件 和 锻 钢件 制 造 中 ,为 了消 除工 件 的 内应  力 ,稳 定 组 织和 工 件 尺寸 ,改 善机 械 性 能等 ,常将 工  件进 行 时 效处 理 。时 效 时 间不够 ,会 造 成工 件 保 留较 

4 处 理措 施和 建 议  
通 过 对 多 家 电厂 超 临 界 锅 炉 的 现 场 检 验 , 发 现  管 道 堵 阀 阀 体普 遍 存 在 裂 纹 缺 陷 , 缺 陷 位 置 具 有 不  确 定 性 ,且 缺 陷 具 有 严 重 危 害 性 。这 说 明 了 目前 超  临 界 锅 炉 管 道 堵 阀 的 质 量 没 有 得 到 有 效 控 制 ,而 锅  炉 运 行 周 期 较 长 ,运 行 中对 阀 体 表 面 裂 纹 进 行 检 验  或 监 控 的 难 度 较 大 ,所 以 迫 切 需 要 对 此 类 问题 进 行 
妥 善 处 理 和 预 防 。 综 上 所 述 ,提 出 以 下 处 理 措 施 和 
建议。  

大 的 内部 应 力 ,这 对铸 钢 件 的 影响 较 大 ,在 使 用 中容 
易导 致 铸 钢件 变 形 、开 裂 ,影响 工 件 的质 量 及进 一 步 
的加工 。  

3 3运 行 方 面   .
?3 3 1 内应力 和工 作压 力 的影 响  .. 锅 炉 运 行 中 堵 阀 承 受 较 高 的 工 作 压 力 , 随 着 锅  炉 的运 行 ,堵 阀 阀 体 内应 力得 到 释 放 ,组 织 内 部 小  的 缺 陷 进 一 步 扩 展 形 成 裂 纹 , 随 着 运 行 时 间 的 增  长 , 裂 纹 长 度 和 深 度 增 加 。 另 外 随 着 锅 炉 的 起 停 和 
运 行 中 承 受 压 力 的 变 化 ,在 工 件 截 面 突 变 部 位 也 会  产 生 新 的 应 力 集 中 ,这 进 一 步 引 起 工 件 表 面 裂 纹 的  产 生和 扩 展 。  

1 )进 一 步建立 和 完善 电站锅 炉堵 阀 的制 造和验 收  标 准 ,加 强 出厂 前 对 锅炉 堵 阀 的制 造 监督 检 验 ,从 源  头上 对 电站锅 炉堵 阀 的制造 质量进 行控 制 ;   2 电厂 锅炉 起停 中 ,建 议严 格控 制锅 炉升 温和 降  ) 温速 度 ,严 防超 温运 行 ,重视 对 堵 阀 等承压 部件 的保 
温工 作 ,以尽 量 减小 温 差 应力 对 承压 部 件 的破 坏 。 电 

?3 3 2温 差应 力 的影 响  .. 堵 阀 内介质 是 有着 较高 温 度 的过 热蒸 汽 ,在 锅 炉  运行 中及锅 炉 起 停 的过 程 中 ,由于堵 阀阀 体 的 壁厚 较 
大 ,阀 体 内外 表 面 会产 生 较大 的温 差 应力 。 当锅 炉 起 

厂应 结 合大 小 修机 会 对 锅炉 堵 阀 进行 跟 踪检 验 。 在锅  炉 长周 期运 行 时 ,在 条件 具 备 的情 况 下 考虑 对 堵 阀进 
行 热态 检验 ;   3 )在 锅 炉 定 期检 验 工 作 中 ,应 重视 和扩 大 对 管 

停 的升 温和 降温速 度 较 快 时 ,温 差 应力 的破 坏作 用 更 
加 明 显 。铸 钢 件 热 传 递 不 及 锻 钢 件 ,内 外 表 面 的 温  差 应 力 更大 。工件 在 生 产 加工 过 程 中产 生 的一 些 小 缺  陷 ,在锅 炉 运 行状 态 进 一步 扩 展 ,形 成 裂 纹 。 因为 阀 

道 堵 阀 的检 验 ,以增 加 实践 应 用 中对 锅 炉堵 阀缺 陷 的 
可 控 性 ,并 对 电 厂 加 强 对 堵 阀 的 金 属 监 督 起 到 指 导 
作用。  

体 外表 面 的 温度 较 低 ,塑性 较 差 ,所 以温 差应 力 的破  坏作 用主 要 发生在 阀体 外表 面 。  

?3 33 制造检 验规 范 和检 验工 艺不 完善  ..
目前我 国超 临 界锅 炉堵 阀 的检 验 ,没有 针对 性 的 

( 收稿 日期 2 1 —0 —2 ) 0 0 8 3 


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