張俊斌 魏佳貴

摘 要：某電廠300MW供熱機(jī)組高壓供熱減壓閥與2017年8月3日閥桿斷裂，經(jīng)過第一次檢修后，同年8月9日、8月29日、9月1日、10月20日共計(jì)斷裂4次。筆者主要圍繞高壓供熱減壓閥閥桿多次斷裂原因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防控制措，徹底解決了閥桿多次斷裂的問題，保證了300MW供熱機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：減壓閥閥桿；斷裂原因；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）21-0152-01

1 前 言

某電廠300MW供熱機(jī)組高壓供熱減壓閥設(shè)計(jì)參數(shù)為：進(jìn)口壓力17.6MPa，進(jìn)口溫度546℃，接管￠159×17，出口壓力4.65MPa，出口溫度486℃，接管￠325×25。高壓供熱減壓閥運(yùn)行參數(shù)為：雙機(jī)供氣，50～120t/h，單機(jī)供氣100t/h，運(yùn)行壓力14～16.5MPa，運(yùn)行溫度530～540℃，運(yùn)行周期4年。

2017年該供熱減壓閥經(jīng)過檢修后，共計(jì)發(fā)生5次閥桿斷裂，經(jīng)過認(rèn)真、細(xì)致的分析研究，最終弄清楚了閥桿斷裂的真正原因，并采取了措施，解決了該閥閥桿斷裂的問題。

2 閥桿斷裂的經(jīng)過

2017年8月9日，該閥門經(jīng)過檢修后，運(yùn)行中蒸汽流量從40T/H下降至0T/H，初步判斷閥桿斷裂閥芯脫落，解體后檢查發(fā)現(xiàn)閥桿與閥芯連接處斷裂，閥芯活塞環(huán)脫落，加工新閥桿（材質(zhì)：2Cr13）后回裝，經(jīng)過運(yùn)行一段時(shí)間后就再次發(fā)生斷裂。經(jīng)過5次的閥桿斷裂，對(duì)斷裂處進(jìn)行外觀檢查，對(duì)斷裂的閥桿進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)斷裂位置均處于同一位置，并且減壓閥閥桿與預(yù)起閥連接銷子處閥桿有多處裂紋，閥芯與閥籠表面氧化，有少量氧化皮。

3 閥桿斷裂的原因分析

3.1 前四次閥桿斷裂原因分析

（1）減壓閥自2011年投產(chǎn)以來，沒有進(jìn)行定期檢修檢查，運(yùn)行周期長，閥門部件老化。安裝新的電動(dòng)頭力矩過大，與閥門不配套。

（2）由于減壓閥B從無檢修，倉庫無備件，委托外委加工閥桿，加工工藝滿足不了工藝要求。此閥門是進(jìn)口閥門，材質(zhì)不詳，閥桿暫時(shí)采用材質(zhì)為2Cr13代替，但是沒有在高溫下進(jìn)行熱處理，消除應(yīng)力。

（3）閥桿設(shè)計(jì)非常細(xì)小，填料又常用摩擦系數(shù)小的四氟填料減少壓差，但閥桿細(xì)，則易彎，填料壽命也短，所以閥桿容易斷裂。

（4）調(diào)節(jié)閥閥桿根部螺紋處的直徑與閥桿相同，螺紋根部加工尖角較嚴(yán)重，形成了較大的應(yīng)力集中部位，這是閥桿從這一部位斷裂的直接原因。

（5）閥桿經(jīng)過氮化處理，脆性較大。制造廠家在閥桿表面熱處理時(shí)，為提高閥桿的耐磨性能和整體抗疲勞性能，進(jìn)行了氮化處理，氮化處理是在整個(gè)閥桿表面進(jìn)行的，沒有考慮閥桿根部絲扣處因變徑及螺紋尖角造成的應(yīng)力集中，因此在設(shè)備低負(fù)荷下閥桿發(fā)生振動(dòng)時(shí)，此處易發(fā)生斷裂。

3.2 第五次閥桿斷裂原因分析

（1）此閥門主要起調(diào)節(jié)作用，操作頻繁、日常開度較小，閥籠與閥芯之間表面有氧化皮間隙過小，閥芯膨脹，閥桿偏離中心，閥桿開啟阻力加大，容易造成閥桿斷裂。

（2）長期低頻振動(dòng)，目前外網(wǎng)供熱負(fù)荷變動(dòng)較大，減壓閥頻繁啟動(dòng)，當(dāng)汽流的脈動(dòng)壓力頻率和閥桿的固有頻率相一致時(shí)，將產(chǎn)生共振。共振發(fā)生時(shí)閥碟會(huì)有強(qiáng)烈的橫向和縱向振動(dòng)，造成閥桿的竄動(dòng)、偏斜或旋轉(zhuǎn)。長期運(yùn)行狀態(tài)下閥桿端部螺紋這一應(yīng)力集中部位的疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，在啟停等工況瞬時(shí)變動(dòng)的情況下，還有很大的沖擊力，易引起閥桿斷裂。

（3）閥桿與閥桿套間隙大，閥桿套與閥桿的間隙增大增加了閥桿的振動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后的閥桿、閥桿套、閥碟各個(gè)部件均有氧化皮存在，尤其是閥桿套表面，有許多氧化皮已經(jīng)脫落，造成了閥頭表面的磨損，影響了閥門的嚴(yán)密，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致減壓閥的卡澀。閥桿間隙的增大雖然解決了閥桿卡澀問題，但降低了閥桿套對(duì)閥桿振動(dòng)的控制作用，一定程度上加速了閥桿的疲勞斷裂。另外，閥碟被脫落的氧化皮磨損后造成的結(jié)合不嚴(yán)也會(huì)加大閥桿的振動(dòng)。

（4）熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)的汽水品質(zhì)較差，容易造成閥芯結(jié)垢等現(xiàn)象，增大了閥門運(yùn)行阻力。

（5）調(diào)閥閥座周圍有6個(gè)？準(zhǔn)6mm進(jìn)氣孔但與閥芯沒有直接相通，運(yùn)行過程中閥芯中心點(diǎn)預(yù)熱慢，膨脹緩慢

4 處理方案及預(yù)防措施

（1）經(jīng)過討論決定，閥桿材質(zhì)由原來2Cr13更改為主汽門閥桿材質(zhì)15CrMo，并進(jìn)行熱處理，閥芯與閥籠補(bǔ)焊后再加工，間隙放大至單邊間隙0.2mm，調(diào)閥閥座底部中心位置加工一個(gè)？準(zhǔn)6mm對(duì)穿孔，按要求回裝閥門，到目前為止閥門運(yùn)行正常。

（2）建議改進(jìn)閥桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高排汽孔處的承載能力，保證排汽孔內(nèi)表面的粗糙度達(dá)到工藝要求，對(duì)排汽孔邊緣應(yīng)做圓角過渡處理，減小應(yīng)力集中效應(yīng)。嚴(yán)把材質(zhì)檢驗(yàn)關(guān)，確保閥桿的材質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果符合技術(shù)要求。

（3）嚴(yán)格按要求測(cè)量被加工件尺寸，復(fù)查加工件尺寸，對(duì)于數(shù)據(jù)及工藝不符合要求的加工件不予接收。

（4）在具備檢修條件的前提下，定期對(duì)投入運(yùn)行多年，且無檢修歷史的設(shè)備進(jìn)行定期進(jìn)行檢修檢查。收集相關(guān)閥門技術(shù)資料，了解設(shè)備結(jié)構(gòu)，并采購好相應(yīng)的設(shè)備備件，盡量減少外委加工，加強(qiáng)檢修人員檢修技能培訓(xùn)，提高檢修人員素質(zhì)，避免在檢修過程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行二次傷害。

（5）增大閥桿根部螺扣部位的直徑，盡量避免閥桿汽封溝槽、各變徑部位及螺紋根部出現(xiàn)尖角，并盡量降低各部位表面粗糙度，改善整個(gè)閥桿的應(yīng)力集中狀況。

（6）在不改變減壓閥結(jié)構(gòu)的前提下，即適當(dāng)提高低負(fù)荷下開度較小的減壓閥開度，以減輕閥桿振動(dòng)的程度，改善調(diào)節(jié)汽門工作條件。

（7）在保證不會(huì)造成閥桿卡澀的前提下，應(yīng)使閥桿間隙盡量小。采用抗高溫氧化能力更強(qiáng)的材料取代減壓閥閥桿套上抗氧化性能較差的材質(zhì)，或在閥套與閥桿表面涂鍍一層抗高溫氧化能力更強(qiáng)的金屬來減緩氧化皮的產(chǎn)生速度，以保證閥桿套和閥桿之間的間隙盡量小。

（8）閥桿螺絲根部因表面氮化處理而脆性增大，閥桿發(fā)生振動(dòng)時(shí)在這一應(yīng)力集中部位更易造成斷裂。在新閥桿進(jìn)行表面氮化處理這一熱處理工藝時(shí)，閥桿螺絲根部應(yīng)不再進(jìn)行氮化處理。

5 結(jié)束語

減壓閥閥桿的斷裂，對(duì)機(jī)組的供熱存在嚴(yán)重影響，本文著重分析了供熱減壓閥閥桿斷裂的原因，介紹了處理方法及預(yù)防措施，避免了今后同類型閥門閥桿斷裂事件的再次發(fā)生。

收稿日期：2018-6-20