电站主蒸汽管道裂缝的修复案例

周 勃 牛武军

中国联合工程公司 能源与环境工程公司

电站主蒸汽管道裂缝的修复案例

周 勃 牛武军

中国联合工程公司 能源与环境工程公司

电站调试、运行中偶尔会有各类蒸汽管道产生裂纹，其产生的原因很多，有材料本身的原因、有使用中操作不当导致应力集中作用、设计不当导致应力作用、有安装时焊接工艺不合格、检测不细致等因素导致。每次蒸汽管道裂缝都会导致蒸汽泄露，因为蒸汽压力大温度高，轻则引起停机，重则容易导致人员伤亡。对于蒸汽管道的裂缝问题，为避免造成更重大的损失，业主都要求修复迅速、成功率高（一次合格）、质量合格稳定。笔者根据自己在某电站9.81MPa高温高压蒸汽管道裂纹修复的全过程，与大家分享一下具体修复方案。

电站；蒸汽管道；裂缝；高温高压

1 事故描述

新建电站运行近半年后，主蒸汽与调节阀连接处发生管道裂纹，导致2#机组的锅炉和汽轮机全部停用，索性未造成人员受伤。

主蒸汽规格：φ351×30，材质：12Cr1MoVG；阀门规格：DN300，材质： 12Cr1MoVG。

2 修复方案简介

关于2#锅炉主蒸汽管道阀体裂纹的处理，通过对管子、阀门及管子阀门之间焊缝光谱、硬度检测，其母材、焊缝的材质、硬度均符合要求。业主、监理、总包、施工四方共同商讨决定，阀体上沿环向裂纹清除阀门与管子之间焊缝及部分阀体母材，并在阀门以上更换长度为650mm长的管段（该管段涉及一个旁通管和一个疏水管），阀门上口用TIG-R31和R317焊材堆焊10mm，然后，表面清理、着色检查合格后，重新按原有工艺焊接及检测合格。

2.1 施工重点和难点

2.1.1 重点：部分阀体母材及阀门与管子之间部分焊缝剔除后，管子内部清洁处理；

2.1.2 难点：焊接时，管内水蒸气及凝结水影响焊接进行或焊接质量。

2.2 施工工艺

2.2.1 施工准备

2.2.1.1 更换管段材质为12Cr1MoVG，规格为φ351×30mm，由总包方提供材料，保证原材料合格，并委托加工坡口，管段上开旁通和疏水孔，利旧加强管嘴再加工；

2.2.1.2 材料使用前，应按设计文件要求核对和确认材质、规格、型号，其尺寸公差和性能指标应符合质保书要求，钢管表面不得有裂纹、扎折、结疤、折叠、离层等缺陷，腐蚀、凹坑及机械损伤深度不应超过壁厚允许负偏差；

2.2.1.3 确认系统可靠隔离，隔离电动阀断电，手动阀上锁，开启被隔离系统的疏水、放空，排气降温；另外，由业主负责被处理电动阀门100%关闭；

2.2.1.4 工机具准备，由业主协调解决热处理的电源及接线，和其它需要辅助的工作。

2.2.2 短节割除

2.2.2.1 阀门与管子之间采用气割沿阀门上口焊口进行割除，阀门侧留3～5mm的打磨余量，割除后坡口打磨至露出金属光泽并符合焊接要求，割除前，短节下面的阀门必须关紧，防止杂物掉入阀门下部的三通；

2.2.2.2 更换管段另一端采用半自动或等离子切割，并用角磨机打磨坡口露出金属光泽并符合焊接要求，切割前，下面用遮挡物盖住，避免氧化物和飞溅掉入阀门，增加内部清理工作；

2.2.2.3 阀门、管子坡口打磨完成，总包委托坡口着色检查Ⅰ级合格后，先在阀门上口用TIG-R31和R317焊材堆焊10mm，然后，表面清理、着色检查Ⅰ级合格后，按原有工艺组对、焊接及检测合格。

2.2.3 内部清理

2.2.3.1 阀门上方更换管段去除后，用手工清理阀门闸板上可能的杂物和更换短管内部铁锈等物，然后面粉粘净细小颗粒，经四方（业主、监理、总包、施工）确认内部清洁后组对焊接，清理采用抛光机人工手工清理。

图1 清理、打磨后的接口

2.2.4 组对、焊接

2.2.4.1 管子组对前，打磨坡口至符合焊接要求，并着色检测合格；

2.2.4.2 管子内部清除干净经各方现场确认后，进行组对、焊接，焊接工艺采用原有焊接工艺氩弧打底电焊盖面，预热方法采用电加热，温度300℃，选用焊丝为TIG-R31，焊条 R317填充，采用测温枪检测层间温度，控制在260℃左右（填写焊接工艺卡）。

2.2.4.3 管子组对完成，焊接和热处理时，利用真空泵对被处理阀门下方抽真空，尽可能把阀门下方蒸汽排尽，利用软管把阀门上方冷凝水尽可能的抽尽。

2.2.5 检测

2.2.5.1 焊后及时热处理，热处理温度750℃，升降温速度控制在200℃/h以下，恒温不小于1.5小时（填写热处理工艺卡）；

2.2.5.2 热处理合格后，由总包委托进行100%射线检测Ⅱ级合格或100%超声检测Ⅰ级合格；（见表1）

3 安全保证措施

3.1 遵照业主管理规定，执行三不动火；

3.2 与生产装置可靠隔离；

3.3 由于1#锅炉运行中，主蒸汽管道母管温度为545℃，压力9.81MPa，作业时，防止人员意外烫伤；

3.4 现场搭设的脚手架必须稳固牢靠，并有防护栏保护，防止人员高处坠落。

4 修复结果

确定了修复方案后，各单位都按照方案中明确的责任、时间完成各自工作。本次主蒸汽管道裂缝的修复，从确定修复方案到最终完成，共用时36个小时。修复完成后再次投入使用，至今运行良好。（见图2）

详见热处理工业卡

图2 修复合格后未保温前

[1]《现场设备、工业管道焊接工程施工规范 GB 50236-2011》

[2]《管道焊接接头超声波检验技术规程 DL/T 820-2002 2002》

[3]《电力建设施工质量验收及评价规程 第3部分:汽轮发电机组 DL/ T 5210.3-2009》

[4]范良，火电厂主蒸汽管道裂纹案例分析[J].中国特种设备安全，2007,23（8）：34-35.