佛山市福能發(fā)電有限公司 李銘潼

1 引言

某燃氣發(fā)電廠汽輪機機組采用的是N60-5.6/0.56/527/255聯(lián)合循環(huán)雙壓凝汽式汽輪機，于2005年投產(chǎn)。該機組作為調(diào)峰機組，年均啟停次數(shù)約為150次，年均運行小時數(shù)約為2100h。

進入該汽輪機機組的高壓蒸汽由一個高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥控制，該閥門安裝在機組運轉(zhuǎn)層8m平臺，位于汽輪機前軸承箱前的中心軸線上，呈臥式結(jié)構(gòu)（如圖1所示，箭頭方向為主蒸汽方向）。鍋爐來的高壓蒸汽依次進入主汽閥和調(diào)節(jié)閥，經(jīng)由兩根高壓導(dǎo)汽管進入汽輪機的高壓缸內(nèi)。

在一次檢查中發(fā)現(xiàn)，7號汽輪機高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥的閥殼存在明顯裂紋，裂紋部位是在閥殼內(nèi)壁的蒸汽出口分流處（如圖2所示），經(jīng)探傷檢查和相關(guān)專家鑒定，判定該閥的安全運行風(fēng)險較大，須盡快處理。由于裂紋補焊方案的實施難度較大，而且補焊后閥門的使用壽命也難以保證，因此從保障機組安全運行的角度出發(fā)，該電廠隨后擇機對該閥實施了閥殼更換項目。

2 閥殼更換的項目經(jīng)驗

閥殼更換項目的最終效果直接影響機組的運行安全性，因此應(yīng)事先考慮充分，采取可靠的技術(shù)措施、安全措施和質(zhì)量保證措施來確保閥門投運后的使用性能和安全性。針對該項目所采取的各類措施和所考慮的技術(shù)細節(jié)，下文按項目的各階段進行總結(jié)。

2.1 前期準(zhǔn)備

2.1.1 確定項目范圍

項目范圍主要是指閥門部件更換的范圍。除閥殼外，還需考慮其他部件是否一并更換，如閥芯、閥蓋、螺栓、蒸汽濾網(wǎng)等。如繼續(xù)使用原有的部件，需增加對這些部件的檢查項目，如原閥蓋與新閥殼的接觸檢查，且必要時需要對部件進行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?。在預(yù)算充足的情況下，為縮短項目工期以及避免后期可能出現(xiàn)的質(zhì)量糾紛，建議將閥蓋、螺栓全部更換為新件。

2.1.2 確定項目的總工期

當(dāng)項目的工作范圍確定后，即可確定項目的總工期。項目總工期需要考慮的主要因素包括閥殼的供貨周期（含運輸耗時）、閥殼更換前的準(zhǔn)備工作耗時、閥殼更換施工工期、無損檢測耗時和閥門整體調(diào)試耗時等。

應(yīng)充分調(diào)研制造商的生產(chǎn)制造能力，盡量縮短閥殼的供貨周期。

在更換閥殼前的準(zhǔn)備工作時間內(nèi)，主要是落實正式施工前的各項準(zhǔn)備工作，其中容易被忽略而且可能對總工期有較大影響的原因是，汽輪機停止盤車前等待的時間。因為機組檢修規(guī)程通常要求高壓內(nèi)缸金屬溫度低于150℃方可停止盤車系統(tǒng)，若汽輪機機組（尤其是調(diào)峰發(fā)電機組）在正式施工前尚有發(fā)電任務(wù)，那么正常情況下要等待一周的時間才能符合正常停止盤車系統(tǒng)的前提條件。若工期較為緊張，應(yīng)在正式施工前采取壓縮空氣強制冷卻等技術(shù)措施加快汽缸內(nèi)部的冷卻速度，從而縮短等待時間。

總而言之，需充分考慮以上種種因素，提前確定并申請足夠的檢修時間。

2.1.3 確定閥門制造的依據(jù)

閥門的制造需符合最新的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，應(yīng)包括（以該電廠的鑄造高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥為例）：GB/T 222-2006《鋼的成品化學(xué)成分允許偏差》；GB/T223《鋼鐵及合金化學(xué)分析方法》；GB/T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》；GB/T 229-2020《金屬材料 夏比擺錘沖擊試驗方法》；GB/T 231.1-2018《金屬材料 布氏硬度試驗 第1部分：試驗方法》；GB/T 6414-2017《鑄件尺寸公差與機械加工余量》；GB/T 15056-2017《鑄造表面粗糙度 評定方法》；DL/T 753-2015《汽輪機鑄鋼件補焊技術(shù)導(dǎo)則》等。另外，閥殼制造商也具備完整的質(zhì)量保證體系，閥殼制造也需要符合設(shè)計圖紙和企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)文件（通常比國家標(biāo)準(zhǔn)中的對應(yīng)規(guī)定更嚴(yán)格）的相關(guān)規(guī)定。

因此，在與閥殼制造商確定合同的技術(shù)條款時，需明確制造商所依據(jù)的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、設(shè)計圖紙及企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)文件，且確認這些依據(jù)文件是否具備時效性和完整性，而所依據(jù)的設(shè)計圖紙和企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)文件應(yīng)及時、完整提供。

2.1.4 確定技術(shù)要求

在閥殼供貨合同中，對于閥殼制造的技術(shù)要求應(yīng)注意以下五點內(nèi)容。

一是確定閥殼的出廠合格證明文件清單，通常應(yīng)包括（以該電廠的鑄造高壓主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥為例）：產(chǎn)品合格證、熔煉化學(xué)分析報告、熱處理報告、成品分析報告、機械性能試驗報告、金相檢驗報告、缺陷檢查報告、產(chǎn)品補焊記錄、產(chǎn)品焊接記錄（搭子、接管等）、探傷報告、尺寸檢查記錄、產(chǎn)品標(biāo)識報告、目視檢查報告，以及其他備件的相關(guān)技術(shù)資料和檢驗資料等。

二是對比制造商提供的設(shè)計圖紙與原設(shè)計圖紙是否存在關(guān)鍵差異，如結(jié)構(gòu)尺寸，接管的部位和尺寸、熱工儀表接管的部位等。需與制造商確定和評估變更的設(shè)計內(nèi)容，如材質(zhì)等有無變更，結(jié)構(gòu)尺寸上有無變動等。

另外，還應(yīng)注意新閥殼的接管長度的問題。因為舊閥殼的拆除需要切開相連接的蒸汽管道，而舊焊縫須按要求全部去除，導(dǎo)致主蒸汽管道縮短30～50mm，因此若按設(shè)計圖紙的接管長度制造，則有可能導(dǎo)致新閥殼與原主蒸汽管道的焊接縫隙過大。為保證后期焊接時有足夠的處理余量，建議新閥殼的接管長度比設(shè)計圖的標(biāo)示長度長100mm，并且要求制造商在生產(chǎn)中，將該要求及時準(zhǔn)確地下達至各相關(guān)工序中，避免后續(xù)工序按設(shè)計圖紙加工后出現(xiàn)該問題，如閥殼水壓試驗合格后需切除接管上的堵板，應(yīng)在該工序的開工前再次交代接管長度的要求。

三是要清晰明確供方的供貨范圍，包括閥殼、閥蓋、閥桿密封蒸汽管接頭、各類螺栓等備件，也包括運輸、施工、檢測、調(diào)試的工作量。如閥芯、閥蓋仍采用原件，同時要將原閥芯和閥蓋拆卸后運送至制造商處進行檢查加工，以確保良好的密封性能。

四是明確監(jiān)造要求，如監(jiān)造依據(jù)、監(jiān)造節(jié)點、工作流程、爭議處理辦法等。

五是明確項目竣工后的質(zhì)量保證責(zé)任規(guī)定，確定質(zhì)保范圍、質(zhì)保期、質(zhì)保金數(shù)額，以及爭議處理辦法等。

2.2 制造期

制造期的主要任務(wù)是進度跟蹤，以及現(xiàn)場監(jiān)造工作。需要及時進行雙方溝通，了解當(dāng)前生產(chǎn)進度，盡早確定監(jiān)造的時間、人員和方式。

該電廠采取的是見證點監(jiān)造的方式，其中需要特別重視的見證點有：一是原材料、半成品的各類理化檢驗、力學(xué)性能試驗、熱處理報告、無損檢測報告等過程資料的審查；二是鑄件的缺陷檢查及超標(biāo)缺陷的補焊處理；三是機加工尺寸檢查；四是閥門水壓試驗。

表1為專業(yè)鑄造廠的核級鑄件監(jiān)造中出現(xiàn)的問題統(tǒng)計表，可參考該表來改進監(jiān)造計劃。

表1 鑄件監(jiān)造過程中各類問題對比情況[1]

2.3 施工期

2.3.1 到貨后

到貨后，供需雙方應(yīng)共同在現(xiàn)場完成開箱工作，這應(yīng)包括：一是依據(jù)到貨清單和合同規(guī)定的供貨范圍，共同對到貨的備件進行清點，檢查備件的數(shù)量和型號規(guī)格，檢查有無缺漏件，進行全面的目視檢查，檢查是否存在外觀缺陷。二是核對閥座尺寸及閥座安裝深度（影響閥行程）、搭子位置尺寸（影響閥殼標(biāo)高）、接管尺寸和位置，其中預(yù)留的接管長度還需要與合同要求一致。三是除了實物檢查外，還需要對隨機資料的完整性進行檢查，確保所提供的資料與合同要求的一致，記錄完整、翔實，試驗結(jié)果符合合同規(guī)定。

供需雙方共同確認無誤后，應(yīng)及時在到貨驗收文件上簽名。

2.3.2 施工前準(zhǔn)備

施工的準(zhǔn)備工作應(yīng)從“人機料法環(huán)”五方面進行考慮：一是核查施工單位的施工資質(zhì)，以及施工人員的資質(zhì)（尤其針對特種作業(yè)人員和特種設(shè)備作業(yè)人員），進行作業(yè)相關(guān)的安全培訓(xùn)和作業(yè)前交底。二是確保橋式起重機、螺栓加熱器等關(guān)鍵設(shè)備的使用功能安全可靠。三是確保甲供材料物資齊全，如軸封蒸汽管的管材和管件等。四是審查施工方提交的施工方案，重點是閥殼的吊裝、管道的臨時固定措施、管道焊接、焊后熱處理和無損檢測方案。五是確保施工場地，以及施工用電和壓縮空氣安全可用。

其中，需要格外注意管道的臨時固定措施。在切開閥殼的蒸汽進出管道前，需要對這些管道進行臨時固定，避免在自重影響下產(chǎn)生偏移。然后，在蒸汽進出管道切口下方的三維方向上架設(shè)百分表，用于監(jiān)視管道的三維位移的變化量[2]，并記錄下可能受影響的彈簧支吊架的角度和彈簧伸長量等數(shù)據(jù)，并在新閥殼與管道對口焊接時進行數(shù)據(jù)對比，來判斷管道位置和受力情況有無發(fā)生明顯變化。

2.3.3 施工期間

施工流程為：拆除閥門保溫→脫開閥門的EH油管→拆除閥門操縱座→解體閥門，拆除閥內(nèi)件→切開舊閥殼與主蒸汽管、軸封蒸汽管的舊焊縫→將舊閥殼吊出→新閥殼就位→主蒸汽管、軸封蒸汽管與新閥殼的焊接、熱處理及無損檢測→閥內(nèi)件回裝→閥蓋安裝→閥門行程推拉試驗→閥門操縱座復(fù)裝→連接EH油管→閥門保溫恢復(fù)→閥門調(diào)試。

其中需要注意的是：一是在解體閥門時需要及時將進汽口及出汽口作臨時封堵，在切開管道時也需要將管口作臨時封堵，避免雜物、工具不慎落入。二是在主蒸汽管與新閥殼對口時，檢查焊接間隙是否符合要求；檢查百分表的讀數(shù)變化量來評估管道的三維位移情況；檢查焊接前后的彈簧支吊架的角度和彈簧伸長量有無明顯變化，來判斷管道的受力情況有無明顯變化。三是由于閥殼上的壓力取樣接管焊接需要充滿氬氣的環(huán)境下焊接，而焊接最后一道焊縫時，只能采取從閥殼內(nèi)部通入氬氣的措施，因此這部分焊接工作需在閥門封閉前完成，否則焊接質(zhì)量無法保證。四是在閥門隱蔽（安裝閥蓋）前，認真檢查閥內(nèi)清潔度，且須用內(nèi)窺鏡對蒸汽管道的內(nèi)部清潔度進行檢查，主要是檢查下方管道彎頭處是否存在異物。五是根據(jù)設(shè)計圖紙，仔細驗收閥門的行程推拉試驗（閥蓋緊固后，用深度尺檢查閥門行程），要求閥門的預(yù)啟行程和總行程均在設(shè)計的合格范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)作詳細記錄，與后面的閥門靜態(tài)調(diào)試結(jié)果作對比。六是提前協(xié)調(diào)射線探傷的安排，避免因探傷工作安排不當(dāng)延誤項目進度。射線探傷前須提前正式通知運行當(dāng)值人員及其他可能受到影響的人員，并在探傷作業(yè)開始前進行徹底的人員清場工作。射線探傷期間須派人值守，以防有人誤入警戒區(qū)。射線探傷的底片需交由電廠相關(guān)部門保管。七是閥門調(diào)試通常由電廠運行部門主導(dǎo)，其他部門及施工單位配合。調(diào)試工作包括閥門靜態(tài)調(diào)試和嚴(yán)密性試驗，驗證閥門的密封性能是否合格。

2.4 項目竣工

項目竣工后，應(yīng)及時保存竣工資料，涉及閥門保險理賠的相關(guān)資料的需及時提供給相關(guān)部門。嚴(yán)密跟蹤閥門的運行情況，出現(xiàn)質(zhì)量問題及時通知相關(guān)單位處理。

3 總結(jié)

對于調(diào)峰電廠而言，由于頻繁的機組啟停對高溫部件的熱疲勞損傷，汽輪機的主汽調(diào)節(jié)聯(lián)合閥閥殼出現(xiàn)裂紋的可能性遠高于非調(diào)峰電廠，尤其隨著啟停次數(shù)增多，投產(chǎn)時間較長的調(diào)峰機組更容易出現(xiàn)此缺陷。因此，在出現(xiàn)類似故障時，應(yīng)及時評估閥門的運行安全性，作相應(yīng)處理。

若更換該閥門的閥殼，項目質(zhì)量控制的關(guān)鍵在于閥殼的制造質(zhì)量、閥門裝配質(zhì)量和施工質(zhì)量。本文已從閥殼的制造、安裝的全過程進行了經(jīng)驗總結(jié)，可供同行在出現(xiàn)類似缺陷時作參考用。閥殼更換項目應(yīng)盡早進行策劃，完善各處質(zhì)量控制細節(jié)，以確保項目高效、高質(zhì)量地推進。