電站主蒸汽管道裂縫的修復案例

周 勃 牛武軍

中國聯合工程公司 能源與環境工程公司

電站主蒸汽管道裂縫的修復案例

周 勃 牛武軍

中國聯合工程公司 能源與環境工程公司

電站調試、運行中偶爾會有各類蒸汽管道產生裂紋，其產生的原因很多，有材料本身的原因、有使用中操作不當導致應力集中作用、設計不當導致應力作用、有安裝時焊接工藝不合格、檢測不細致等因素導致。每次蒸汽管道裂縫都會導致蒸汽泄露，因為蒸汽壓力大溫度高，輕則引起停機，重則容易導致人員傷亡。對于蒸汽管道的裂縫問題，為避免造成更重大的損失，業主都要求修復迅速、成功率高（一次合格）、質量合格穩定。筆者根據自己在某電站9.81MPa高溫高壓蒸汽管道裂紋修復的全過程，與大家分享一下具體修復方案。

電站；蒸汽管道；裂縫；高溫高壓

1 事故描述

新建電站運行近半年后，主蒸汽與調節閥連接處發生管道裂紋，導致2#機組的鍋爐和汽輪機全部停用，索性未造成人員受傷。

主蒸汽規格：φ351×30，材質：12Cr1MoVG；閥門規格：DN300，材質： 12Cr1MoVG。

2 修復方案簡介

關于2#鍋爐主蒸汽管道閥體裂紋的處理，通過對管子、閥門及管子閥門之間焊縫光譜、硬度檢測，其母材、焊縫的材質、硬度均符合要求。業主、監理、總包、施工四方共同商討決定，閥體上沿環向裂紋清除閥門與管子之間焊縫及部分閥體母材，并在閥門以上更換長度為650mm長的管段（該管段涉及一個旁通管和一個疏水管），閥門上口用TIG-R31和R317焊材堆焊10mm，然后，表面清理、著色檢查合格后，重新按原有工藝焊接及檢測合格。

2.1 施工重點和難點

2.1.1 重點：部分閥體母材及閥門與管子之間部分焊縫剔除后，管子內部清潔處理；

2.1.2 難點：焊接時，管內水蒸氣及凝結水影響焊接進行或焊接質量。

2.2 施工工藝

2.2.1 施工準備

2.2.1.1 更換管段材質為12Cr1MoVG，規格為φ351×30mm，由總包方提供材料，保證原材料合格，并委托加工坡口，管段上開旁通和疏水孔，利舊加強管嘴再加工；

2.2.1.2 材料使用前，應按設計文件要求核對和確認材質、規格、型號，其尺寸公差和性能指標應符合質保書要求，鋼管表面不得有裂紋、扎折、結疤、折疊、離層等缺陷，腐蝕、凹坑及機械損傷深度不應超過壁厚允許負偏差；

2.2.1.3 確認系統可靠隔離，隔離電動閥斷電，手動閥上鎖，開啟被隔離系統的疏水、放空，排氣降溫；另外，由業主負責被處理電動閥門100%關閉；

2.2.1.4 工機具準備，由業主協調解決熱處理的電源及接線，和其它需要輔助的工作。

2.2.2 短節割除

2.2.2.1 閥門與管子之間采用氣割沿閥門上口焊口進行割除，閥門側留3～5mm的打磨余量，割除后坡口打磨至露出金屬光澤并符合焊接要求，割除前，短節下面的閥門必須關緊，防止雜物掉入閥門下部的三通；

2.2.2.2 更換管段另一端采用半自動或等離子切割，并用角磨機打磨坡口露出金屬光澤并符合焊接要求，切割前，下面用遮擋物蓋住，避免氧化物和飛濺掉入閥門，增加內部清理工作；

2.2.2.3 閥門、管子坡口打磨完成，總包委托坡口著色檢查Ⅰ級合格后，先在閥門上口用TIG-R31和R317焊材堆焊10mm，然后，表面清理、著色檢查Ⅰ級合格后，按原有工藝組對、焊接及檢測合格。

2.2.3 內部清理

2.2.3.1 閥門上方更換管段去除后，用手工清理閥門閘板上可能的雜物和更換短管內部鐵銹等物，然后面粉粘凈細小顆粒，經四方（業主、監理、總包、施工）確認內部清潔后組對焊接，清理采用拋光機人工手工清理。

圖1 清理、打磨后的接口

2.2.4 組對、焊接

2.2.4.1 管子組對前，打磨坡口至符合焊接要求，并著色檢測合格；

2.2.4.2 管子內部清除干凈經各方現場確認后，進行組對、焊接，焊接工藝采用原有焊接工藝氬弧打底電焊蓋面，預熱方法采用電加熱，溫度300℃，選用焊絲為TIG-R31，焊條 R317填充，采用測溫槍檢測層間溫度，控制在260℃左右（填寫焊接工藝卡）。

2.2.4.3 管子組對完成，焊接和熱處理時，利用真空泵對被處理閥門下方抽真空，盡可能把閥門下方蒸汽排盡，利用軟管把閥門上方冷凝水盡可能的抽盡。

2.2.5 檢測

2.2.5.1 焊后及時熱處理，熱處理溫度750℃，升降溫速度控制在200℃/h以下，恒溫不小于1.5小時（填寫熱處理工藝卡）；

2.2.5.2 熱處理合格后，由總包委托進行100%射線檢測Ⅱ級合格或100%超聲檢測Ⅰ級合格；（見表1）

3 安全保證措施

3.1 遵照業主管理規定，執行三不動火；

3.2 與生產裝置可靠隔離；

3.3 由于1#鍋爐運行中，主蒸汽管道母管溫度為545℃，壓力9.81MPa，作業時，防止人員意外燙傷；

3.4 現場搭設的腳手架必須穩固牢靠，并有防護欄保護，防止人員高處墜落。

4 修復結果

確定了修復方案后，各單位都按照方案中明確的責任、時間完成各自工作。本次主蒸汽管道裂縫的修復，從確定修復方案到最終完成，共用時36個小時。修復完成后再次投入使用，至今運行良好。（見圖2）

詳見熱處理工業卡

圖2 修復合格后未保溫前

[1]《現場設備、工業管道焊接工程施工規范 GB 50236-2011》

[2]《管道焊接接頭超聲波檢驗技術規程 DL/T 820-2002 2002》

[3]《電力建設施工質量驗收及評價規程 第3部分:汽輪發電機組 DL/ T 5210.3-2009》

[4]范良，火電廠主蒸汽管道裂紋案例分析[J].中國特種設備安全，2007,23（8）：34-35.