高溫高壓管道支吊架及其部件監(jiān)督探討

王劍文 曾凡星

（南京化學(xué)工業(yè)園熱電有限公司，江蘇 南京210047）

1 高溫高壓管道支吊架的重要性

隨著火力發(fā)電廠機(jī)組參數(shù)的提高，300MW亞臨界機(jī)組、600MW超（超）臨界機(jī)組、1 000MW超超臨界機(jī)組的相繼投用，對支吊架在高溫高壓管道上安全運(yùn)行的知識推廣及部分電廠由于支吊架失效導(dǎo)致管道破裂事件的發(fā)生，高溫高壓管道支吊架的重要性逐漸提高，其生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行監(jiān)督、定期檢查等方面也在逐步完善。現(xiàn)通過下面兩個案例分析支吊架對管道系統(tǒng)安全的重要性。

案例一：發(fā)生于1992年的本鋼自備電廠主蒸汽管道爆裂事故是非常嚴(yán)重的一次汽水管道破壞事故，爆口位于焊縫上，根據(jù)當(dāng)時(shí)的分析，焊縫缺陷是導(dǎo)致管道爆裂的主要原因。但在對該管道的情況進(jìn)行重新回顧后，我們發(fā)現(xiàn)，在總長20多m范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)支吊架，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)設(shè)計(jì)有2～3個支吊架，由于實(shí)際管道中這些支吊架的缺失，該管段的持續(xù)載荷應(yīng)力增大4～9倍，嚴(yán)重加速了管道的損傷，特別是作用在存在缺陷的焊縫處，因而導(dǎo)致管道爆裂。

案例二：徐州電廠在1999年9月#4號機(jī)組大修中，進(jìn)行金屬監(jiān)督檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)#4爐再熱器出口集箱三通環(huán)焊縫有嚴(yán)重裂紋，在分析環(huán)焊縫開裂原因過程中，檢查發(fā)現(xiàn)與再熱器出口集箱相連的爐頂再熱蒸汽管道有相當(dāng)一部分恒力吊架失效，恒力吊架變成剛性吊架，制約再熱蒸汽管道在熱態(tài)向上位移，造成管系對再熱器出口集箱產(chǎn)生過大應(yīng)力，是引起再熱器出口集箱三通環(huán)焊縫開裂的原因之一。

2 支吊架及其部件監(jiān)督方法

雖然通過近年來對支吊架知識的宣傳，大部分電廠開始重視管道系統(tǒng)支吊架，但還僅停留在管道支吊架系統(tǒng)的受力狀態(tài)檢查（如彈簧是否正常工作、吊桿是否受力等）上，而忽略了對支吊架本體零部件的金屬監(jiān)督，如在高溫高壓管道支吊架系統(tǒng)中與高溫高壓管道直接接觸的管夾，經(jīng)高溫運(yùn)行后的力學(xué)性能、組織狀態(tài)是否合格等情況不明。結(jié)合近年部分電廠支吊架零部件高溫運(yùn)行后出現(xiàn)的斷裂、變形等情況，筆者認(rèn)為對高溫高壓管道支吊架系統(tǒng)零部件的金屬監(jiān)督工作顯得尤其重要，應(yīng)著重從以下幾個方面著手：

2.1 基建過程中的監(jiān)督

近年來火電機(jī)組大規(guī)模擴(kuò)建，火電機(jī)組配套廠家生產(chǎn)壓力空前巨大，為了滿足工期需求，很多生產(chǎn)廠家逐層分包，結(jié)果直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量控制不到位。在這種大環(huán)境下，基建過程中對采購的支吊架入廠監(jiān)督非常重要。目前支吊架高溫高壓零部件金屬材料主要使用12Cr1MoV、F91及1Cr18Ni9等等。常規(guī)做法是合金鋼零部件的光譜復(fù)查，確保金屬材料無錯用現(xiàn)象；但對于零部件的機(jī)械性能，一般是審核制造廠提供的質(zhì)量證明書是否齊全、合格，對成品沒有直觀的了解。因此，對合金鋼零部件進(jìn)行現(xiàn)場硬度檢測非常有必要，其也為投產(chǎn)運(yùn)行后的監(jiān)督工作提供了原始對比數(shù)據(jù)。大口徑高溫高壓管道均是控制內(nèi)徑管道，其實(shí)際壁厚值均比設(shè)計(jì)的壁厚值大，因此存在部分U形管卡在安裝過程中被發(fā)現(xiàn)開口尺寸比管道外徑稍小的現(xiàn)象，安裝時(shí)需要擴(kuò)大U形管卡開口。這種情況下應(yīng)禁止施工單位在火焰加熱后隨意擴(kuò)大管卡開口尺寸，如出現(xiàn)此種情況應(yīng)對加熱部位重新進(jìn)行熱處理后檢測硬度，必要時(shí)進(jìn)行金相分析看是否存在過熱組織。如確實(shí)需要擴(kuò)大管卡開口，應(yīng)制定相應(yīng)措施，控制加熱溫度、恒溫時(shí)間及后續(xù)的熱處理工藝，并對處理后的管卡進(jìn)行硬度檢測，或返回生產(chǎn)廠家進(jìn)行處理。

安裝后光譜復(fù)查的重要性：目前部分安裝單位在支吊架安裝前進(jìn)行光譜復(fù)查，但安裝后未復(fù)查。為避免部件安裝時(shí)零部件混淆錯用，筆者認(rèn)為在安裝后進(jìn)行光譜復(fù)查是非常有必要的。

安裝后拔除鎖定銷的注意事項(xiàng)：應(yīng)在整個管系支吊架安裝完成后，對支吊架的鎖定銷逐個進(jìn)行拔除，部分安裝單位為節(jié)約時(shí)間采用乙炔切割鎖定銷，造成了以下不利影響：（1）支吊架受力較大的偏離了設(shè)計(jì)值，給后續(xù)的調(diào)整工作帶來困難；（2）切割中的熔渣及雜物可能會導(dǎo)致支吊架卡澀，造成支吊架工作不正常。為避免上述問題，應(yīng)通過花籃調(diào)節(jié)支吊架受力，使鎖定銷在自由狀態(tài)下拔出。

管系支吊架調(diào)整的關(guān)鍵：在拔出鎖定銷后應(yīng)對管系支吊架受力狀況進(jìn)行一次全面檢查，如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計(jì)狀態(tài)偏差較大，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到或接近設(shè)計(jì)冷態(tài)位置。

2.2 機(jī)組投運(yùn)后的監(jiān)督檢查

運(yùn)行中監(jiān)督：主要檢查支吊架是否受力正常，實(shí)際膨脹方向和膨脹量與設(shè)計(jì)是否基本一致。對每次檢查的情況做好記錄（按表1的格式制定檢查表），如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)采取措施并進(jìn)行分析。

檢修中監(jiān)督：在機(jī)組停運(yùn)時(shí)對支吊架系統(tǒng)進(jìn)行檢查，檢查支吊架是否受力正常，并對運(yùn)行中有疑惑或存在問題的地方做重點(diǎn)檢查。在機(jī)組首次大修時(shí)，應(yīng)對管道支吊架系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，以宏觀檢查為主，針對高溫高壓的部件建議增加硬度檢測。將首次大修時(shí)的硬度數(shù)據(jù)和安裝前的硬度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)硬度異常情況，應(yīng)作進(jìn)一步的金相分析確認(rèn)。結(jié)合機(jī)組大修，對管道高溫高壓區(qū)域及安全閥附件管道支吊架系統(tǒng)中的管夾、管卡及≥M32的高溫螺栓進(jìn)行宏觀檢查和硬度檢查。運(yùn)行3～4萬h后結(jié)合機(jī)組大修應(yīng)再次對管道系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，檢查項(xiàng)目與首檢相同。此后應(yīng)在每次大修時(shí)對管道支吊架的管部、根部及連接件、彈簧組件、減溫器和阻尼器進(jìn)行全面檢查，并做好記錄。對檢查中不合格的部件應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

表" 再熱蒸汽熱段管道支吊架檢查記錄表

3 結(jié)語

高溫高壓汽水管道爆破嚴(yán)重影響了發(fā)電廠生產(chǎn)的安全性。管道的安全性問題歸根到底是管道的實(shí)際應(yīng)力與其材料強(qiáng)度的問題。眾所周知，無論材料強(qiáng)度高低，只要實(shí)際應(yīng)力不超過其強(qiáng)度允許值，材料就不會破壞；而當(dāng)應(yīng)力到達(dá)或超過材料的強(qiáng)度允許值時(shí)，再好的材料也會發(fā)生破壞。因此，考慮汽水管道的安全性時(shí)不僅要考慮其材料性能，還應(yīng)考慮管道的實(shí)際應(yīng)力情況。

多年的案例表明，支吊架既是影響管系應(yīng)力的重要因素，同時(shí)也是改善應(yīng)力的主要手段。管道支吊架系統(tǒng)對管道系統(tǒng)安全運(yùn)行是非常重要的，每個支吊架對管道的支撐力均由支吊架各零部件承擔(dān)，尤其是管部部件，因此在管道支吊架系統(tǒng)中我們除了對彈簧的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督外還應(yīng)該重視一些關(guān)鍵的部件，如管夾、螺栓等。這部分部件出現(xiàn)問題導(dǎo)致的后果遠(yuǎn)比彈簧工作不正常導(dǎo)致的后果嚴(yán)重，因此，筆者認(rèn)為對高溫高壓管道支吊架系統(tǒng)的金屬監(jiān)督工作顯得尤其重要。

［1］DL／T1113—2009 火力發(fā)電廠管道支吊架驗(yàn)收規(guī)程［S］.

［2］DL／T616—2006 火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則［S］.

［3］DL／T438—2009 火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程［S］.