在役电站锅炉电动闸阀阀门阀体检验技术探讨

蔡斌

摘要：本文针对在役电站锅炉电动闸阀阀门阀体检验技术进行了探讨，着重检验高温部件所产生危害性缺陷原因并给出处理方案，杜绝和有效预防因电动闸阀阀门阀体危害性缺陷继续扩展造成蒸汽泄漏导致人身伤亡事故和停炉危害，对把好电站锅炉内部检验的安全质量关，保障锅炉安全运行，促进质量强国发挥了重要的安全技术支撑作用。

关键词：在役电站锅炉  电动闸阀   阀体裂纹   修理  安全质量

0前言

2022年10月，检验人员接到某热电公司1号锅炉内部检验任务，随即组织宏观检查、厚度测量、硬度检测、光谱分析、金相检测、磁粉检测以及超声检测等相关检验检测人员并成立检验项目组对该热电公司1号锅炉开展内部检验，该台锅炉为2005年制造的中温中压热电联产在役循环流化床电站锅炉，锅炉型号：HF-75/5.29-M22，额定蒸发量75t/h，过热器出口蒸汽压力5.3MPa，过热器出口蒸汽温度485℃，截止目前锅炉已连续运行约10.5万小时，检验项目组负责人经过查阅历次检验、检查、修理资料（包括前一个周期的内部检验问题的整改情况），针对高温过热器出口集箱与主蒸汽管道相连接的电动闸阀的高温部件所处位置和运行状况制定了详细的检验方案。该热电公司1号锅炉电动闸阀阀门材质为WC9（ZG15Cr1MoV），电动闸阀阀门其余的相关参数符合该台锅炉使用要求，在检验过程中电动闸阀阀门阀体经磁粉检测发现阀体周围存在多处裂纹（缺陷长度分别为：①130mm，②120mm，③40mm，④80mm，⑤15mm），见图1、图2。

图1                        图2                    图3

1 检验情况

宏观检查电动闸阀阀门外表面未见异常；硬度检测电动闸阀阀门阀体外表面硬度平均值155HB未见异常；对电动闸阀阀门光谱分析材质未见异常；通过金相检测（5%的硝酸酒精+放大400倍金相图），电动闸阀阀门阀体外表面分析结果为珠光体+铁素体，球化2级，未见异常，见图3。结合磁粉检测发现电动闸阀阀门阀体周围存在多处裂纹缺陷的检验问题，检验项目组负责人及时向使用单位下达内部检验意见通知书并针对该台在役电站锅炉高温过热器出口集箱与主蒸汽管道相连接的电动闸阀阀门阀体裂纹缺陷安全隐患与使用单位进行了技术交流并应整改合格后，锅炉方可投入使用的要求。

2 阀门阀体裂纹检验技术探讨

经过宏观检查、硬度检测、光谱分析以及金相检测未发现该电动闸阀阀门阀体存在异常情况，后经磁粉检测发现电动闸阀阀门阀体周围存在多处裂纹缺陷。检验项目组负责人与检验组成员共同探讨分析该电动闸阀阀门在制造厂出厂时，或存在遗留下来的缺陷以及锅炉运行过程产生的缺陷情况均存在，电动闸阀阀体为铸钢材料，在制造过程由于铸造不良会产生很多缺陷，常见的铸造缺陷有砂眼、粘砂、气孔、缩孔、缩松、夹砂、结疤、裂纹等。对于电站锅炉上使用的阀门是不允许有裂纹存在的。裂纹分为冷裂纹和热裂纹两种情况，冷裂纹是指铸件凝固以后冷却至弹性状态时，因铸件局部的铸造应力大于合金的极限强度而引起的裂纹；热裂纹是铸件在凝固末期或终凝后不久，铸件尚处于强度和塑性很低的状态下，因铸件固态收缩受阻而引起的裂纹。白点是淬透性高的合金钢铸件在快速冷却的时候，因析出氢及产生较高的组织应力和热应力而引起的微细裂纹。皮下裂纹隐藏在铸件的表皮之下，裂纹较大且走向曲折，机加工后即可发现。皮下裂纹也是常见的热裂纹。外裂纹常出现在阀门铸件两壁交接的热节部位，如法兰根部、阀门本体外壁凸起的表面处。外裂纹肉眼即可发现，裂纹比较直与应力方向相垂直是比较典型的晶间裂纹。由于铸件表面早先凝固，裂纹由外向内发展，因此，外裂纹一般很难得到补缩金属液的自焊补。内裂纹是指形成于铸件厚大热节内部的热裂纹，超声波检测或射线检测时即可发现，或打压渗漏。在运行过程由于电站锅炉启停炉频繁，在启炉后升温升压速度过快和停炉后降温降压速度过快以及运行中热负荷变化大造成电动闸阀阀门温度或高或低带来的材料应力影响也是产生裂纹的关键因素。

3阀门阀体返修方案

锅炉使用单位根据该台在役电站锅炉内部检验意见通知书检验发现的问题和检验意见积极的进行整改，随后联系一家符合特种设备生产许可的锅炉安装（含修理、改造）（A）资质要求的修理单位，该修理单位办理了特种设备（锅炉）修理告知书，并针对高温过热器出口集箱与主蒸汽管道相连接的电动闸阀阀门阀体存在多处裂纹情况制定详细的修理方案，工序如下：1、用角磨机将裂纹缺陷清除干净，进行磁粉检测消除裂纹，检测质量等级符合NB/T47013《承压设备无损检测》不低于Ⅰ级；2、选用符合NB/T47018《承压设备用焊接材料订货技术条件》要求的R407焊条，经350℃左右烘焙1小时；3、将WC9阀体预热到250℃ C±25℃（也可以根据补焊位置局部预热），预热前将焊接部位周围50mm范围内的油、锈等杂质清理干净；4、用烘干好的R407焊条对原有缺陷消除部位进行补焊，选用焊条φ3.2mm电流90～120A或焊条φ4mm电流130～160A；5、对于多层多道焊焊完一层锤击焊缝，焊接作业人员自检确认无缺陷后方可继续焊接下一层，焊后须经720℃ C±5℃ C保温3小时的焊后热处理，热处理曲线见图4,300℃ C以上时冷却要缓慢（≤60℃/小时）；6、冷却至室温须经磁粉检测合格 。最终修理单位将电动闸阀阀门阀体修理合格，且相关工艺符合《锅炉安全技术规程》要求。

图4

4返修后验收以及运行控制要求

经过电动闸阀阀门阀体修理合格，无损检测合格，水压试验合格，使用单位与电动闸阀阀门修理单位对修理工程进行验收合格，共同确认该修理工艺符合《锅炉安全技术规程》、相应国家和行业标准规定的安全和技术要求。锅炉顺利投产后，使用单位在运行过程中严格控制相关运行工艺，减少电站锅炉启停炉频繁情况，启炉后缓慢升温升压，停炉后缓慢降温降压，以及运行中严格控制热负荷变化大情况，避免了电动闸阀阀门在运行中的温度或高或低等因素，结合运行和停炉期间加强锅炉的监控工作，确保了锅炉安全稳定运行。

5 结论

在役电站锅炉内部检验是对锅炉的设计、制造、安装和修理改造等环节锅炉遗留缺陷变化情况以及锅炉使用管理过程发现缺陷情况的综合判定，在进行阶段性在役电站锅炉内部检验时，特别是对已投运5万小时以上、10万小时以上的在役电站锅炉，检验项目组负责人应根据锅炉运行特点和各部件所处的运行环境及产生危害性缺陷情况进行梳理，制定有针对性的锅炉内部检验方案具有重要的意义。因此，在役电站锅炉在进行内部检验时，作为检验人员要熟悉掌握锅炉设计、制造、安装、使用和修理改造以及检验环节工艺特点情况，依据法律法规、相应的国家规程规范和行业标准的技术要求和总结经验 ，不断掌握电站锅炉内部检验的技术核心，把好电站锅炉检验安全质量关。

（作者：蔡斌，合肥人，1977-，工程师、锅炉检验师，长期从事锅炉检验工作，手机号：[phone]，邮箱[e-mail]）

     安徽省特种设备检测院

     安徽·合肥 邮编 230051

参考文献

[1] TSG 11《锅炉安全技术规程》.

[2] TSG 07《特种设备生产和充装单位许可规则》.

[3]NB/T 47014《承压设备焊接工艺评定》.

[4]NB/T47018《承压设备用焊接材料订货技术条件》.

[5] NB/T 47015《承压设备无损检测》.

[6] DL/T 869《火力发电厂焊接技术规程》.

[7] DL/T819《火力发电厂焊接热处理技术规程》.

[8] DL/T 438《火力发电厂金属技术监督规程》.