火電廠小口徑管道監督管理存在的問題及建議

徐國寶 唐楠

摘要：火電廠小口徑管道在設計、安裝、驗收等環節存在管理盲區，是爐外管失效的重災區。近年來國內發生了幾起爐外管失效的重大事故，社會影響極其惡劣，造成難以估量的人身、財產損失。這些事件的發生，對火電廠金屬監督管理，特別是爐外管的監督管理工作提出了更高的要求。本文通過幾個失效案列的簡單剖析，淺談火電廠小口徑管道監督管理中存在的問題及建議。

關鍵詞：小口徑管道;支吊架;自補償

前言

火電廠爐外小口徑管道如：取樣管、疏水管、放氣管、引壓管等，多為施工現場二設計，未進行路由設計及管道應力計算。這部分管道多為自補償設計，結合管道走向柔性布置，通過管道自由彎曲或伸縮，以解決熱膨脹問題。這部分管道在安裝及驗收過程沒有嚴格執行工藝要求。普遍存在管路抱箍緊死、膨脹間隙不足等現象。運行中管道自由膨脹受限，熱膨脹位移無法有效補償釋放，造成管道相對薄弱部位發生過量變形、失效泄漏。

一、案列分析

案列一：某電廠工業蒸汽復役暖管階段，工業蒸汽管道疏水管彎頭拉裂失效。檢查發現管道疏水管抱箍抱死，管道熱膨脹受阻。主管道為滾動支吊設計，管道暖管受熱膨脹，帶動疏水管產生軸向位移，疏水管膨脹受限，主管道膨脹位移全部由疏水管座出口的 2 支彎頭吸收。彎頭產生過量變形失效、加強管座下部垂直管彎曲變形、疏水管抱箍受力變形。工業蒸汽暖管工作暫停，停汽消缺，管網復役時間延后。

案列二：某電廠鍋爐暖風器進汽母管頂部放氣管，冷態時存在明顯殘余變形，檢查發現放空氣管限位抱箍抱死，放空氣管道自由膨脹受限，管道過量變形。

案列三：某電廠二號機三級抽汽管道隔離閥前、后疏水管道限位抱箍與管道抱死，疏水管道膨脹受限，在機組熱態高負荷時存在較大的膨脹熱應力作用于疏水管道垂直段上，最終在疏水管（φ 38×5）與管接座（φ 45×8）對接焊縫熔合線處拉裂。拉裂失效后系統無法有效隔離，降壓運行后申請停機。

案列四：某電廠工業蒸汽管網疏水管管徑為DN25，疏水管及疏水器全部架空布置，未做支吊設計。實際運行過程中疏水器疏水擴容后產生汽水沖擊，管道振動頻繁。近年來已發生多次疏水管根部焊縫拉裂漏汽情況，泄露后只能停汽檢修，嚴重影響外網供氣的安全、可靠性。

二、存在的問題

在 DL-T 5366 《發電廠汽水管道應力計算技術規程》中要求：運行溫度大于 100℃且公稱尺寸大于 DN65 的管道應進行管道應力計算。對不在此范圍內的小口徑管道未做要求，實際多由安裝單位憑經驗現場二次設計、安裝。

在 DL-T 438 《火力發電廠金屬技術監督規程》 及 DL-T 616 《火力發電廠汽水管道與支吊架維修 調整導則》 中對支吊架的檢驗監督主要側重于四大管道等大口徑主管道，對小直徑管道支吊架監督管理沒有提出明確要求。

通過以上失效案列的分析可以看出，爐外小口徑管道無論在前期的設計、安裝環節還是在日后的監督管理上都沒有引起足夠的重視，管理上也存在較大疏漏，導致失效問題頻發。

三、整改措施

3.1對未經設計、現場二次安裝的小口徑管道，進行一次全面排查。重點檢查管路抱箍抱死、管道膨脹受阻、管道結構布置不合理的問題。對影響管道自由膨脹的抱箍及時松綁，預留足夠的冷態間隙;管道膨脹方向與建筑、構筑物碰磨的，增加膨脹彎或更改管路走向;對管道彎頭、膨脹彎較少或未采用柔性自補償設計的管道增加膨脹彎。對支吊剛性不足的管道通過增加固定支架進行可靠的固定，消除管道振動引發的管座焊縫疲勞失效。

3.2 運行及檢修維護人員定期對爐外管、工業蒸汽管網附屬小口徑管道冷、熱態膨脹情況進行檢查。管路存在明顯變形及支吊異常的，及時檢查調整。

3.3 結合機組檢修、管定檢對主管道附屬小口徑管道管座角焊縫、管道一次閥前結構突變部位進行無損檢測抽檢。

3.4 嚴格按照規程規定的升、降溫速率及升、降負荷速率執行操作指令。充分暖管、暖機，避免主要汽水管道熱負荷大范圍波動產生過量變形。主管道溫度變化過快、暖管不充分（水擊）等，極易造管道產生不均勻膨脹或局部過量膨脹，從而導致附屬小管道膨脹量超限、拉裂失效。

四、建議

新建工程及改造項目小口徑管道的支吊設計、安裝嚴格按技術規范進行。如果設計單位未進行設計，安裝單位現場二次安裝也應符合相關技術規范要求。

固定支架的安裝，應保證其定位準確，連接可靠。對于夾持式管道部件或栓接式承載結構的固定支架，應嚴格控制卡板與底座之間的配合偏差，保證各螺栓的擰緊力達到要求（DL-T 1113 《火力發電廠管道支吊架驗收規程》）。發現螺栓松動、受力異常及時采取有效措施予以糾正。

導向支架和限位支架應保證管道在支吊點的預定約束方向相對固定，在不預定的約束方向上能夠自由膨脹，并能承受作用于該裝置上的各種力矩與載荷，在預定約束方向的冷態間隙不宜超過2mm（GB-T 17116.1《管道支吊架 第 1 部分 技術》）。對于管道徑向兩側約束的限位支架和導向支架，冷態間隙應考慮管道徑向熱膨脹量而適當加大，保證熱膨脹后的最終間隙一般應2mm～3mm（DL-T 616《火力發電廠汽水管道與支吊架維修調整導則》）。

應充分利用管道本身柔性的自補償來補償管道的熱膨脹，60°以下的彎頭不宜用做自然補償。當自補償不能滿足要求時，必須增設補償器。與主管道相連的附屬小口徑管道，盡可能采用柔性設計。通過增加管路彎頭、膨脹彎來補償主 管道膨脹位移。一般認為管座出口小管道經過 3 個彎頭或膨脹彎后，主管道膨脹位移將全部被吸收補償。

業主及施工監理方要重視小口徑管道安裝質量的監督驗收工作;企業應加強在役小口徑管道的 日常監督管理工作。對已經投產的沒有經過設計、現場二次安裝的爐外小口徑管道，進行一次全面 的支吊情況檢查。加強日常巡視檢查與監督管理工作，切實提高火電廠小口徑管道安全性。