600 MW亞臨界機組金屬技術監督工作的探討

陳 國

（國華浙能發電有限公司，浙江 寧海 315612）

隨著電力工業的飛速發展，大容量、高參數的發電機組日益增多，發電廠金屬設備因金屬專業問題導致事故造成的損失愈來愈大，金屬監督對保障機組安全穩定的作用也愈來愈重要，同時，也對金屬監督工作提出了愈來愈高的要求。

火電機組受監督范圍內的金屬部件都在高溫、高壓和腐蝕性介質作用下長期運行，會發生金屬材料組織和性能的變化，甚至可能引起某些金屬部件的失效，一旦金屬部件失效就會引起事故，直接影響到發電廠的安全經濟運行。為了防止金屬設備事故的發生，做好防患措施，必須加強金屬技術監督工作。

1 金屬技術監督難點分析

火力發電廠受監的金屬部件一般分成七大類：主蒸汽管道，高溫再熱蒸汽管道，給水管道和聯箱，汽包和鍋爐受熱面管子，汽輪發電機轉子，大型鑄件、高溫螺栓，焊接質量監督和金屬材料等，具有監督范圍廣、監督項目多、出現事故影響大、部分設備不易監督的特點。主要存在以下難點。

1.1 監督工作量大、涉及面廣

火電機組由各種金屬部件組成，涉及發電廠的各個專業和各個部位，其結構復雜、焊口多、異質鋼接頭多、隱蔽焊縫多，鋼種復雜，管理工作量大、難點多。以某600 MW亞臨界機組為例，經統計有近7萬只焊口，其中異種鋼焊口有近2萬只，鋼種近20種，且很多是進口鋼材，其監督難度之大可想而知。

發電廠金屬部件損壞事故往往都涉及到設備結構的合理性，設備的選材、材料本身的冶金特點，制造與安裝質量，運行水平，檢修與改造過程中的工作，以及相關專業的工作質量等，這些都有可能影響到金屬部件的安全穩定性與使用壽命。因此，要保障受監范圍內的金屬部件能夠安全使用，保證機組安全運行，決不僅僅是金屬專業的工作，而需要與鍋爐、汽機、化學、材料供應、焊接、金屬測試等專業相互配合，共同把工作做好。

1.2 金屬部件組織變化復雜

火力發電廠高溫金屬部件長期在高溫和應力下運行，其金屬材料會發生一系列與常溫下工作的機械部件完全不同的變化。例如，高溫高壓蒸汽管道和過熱器管道經長期運行，會發生管徑的增大、鋼材強度降低等蠕變變形和相應的組織性質變化。主蒸汽管道或過熱器管道隨著運行時間的增加，強度會有所降低，嚴重時甚至會發生爆管事故。又如，高溫高壓螺栓在運行中，會發生初緊應力隨時間的推移而減小，汽密性降低，法蘭會產生漏汽。再如，汽輪機葉片在高溫運行中，不但要考慮高溫強度，而且還必須考慮鋼材的疲勞性能。汽輪機葉片在運行一段時間后由于高溫和應力的長期作用，葉片會發生蠕變變形，間隙會變得不夠，將影響汽輪機的安全運行等。如果對這些現象與變化規律不掌握，就無法保證發電機組金屬部件的安全運行。

無論奧氏體鋼或珠光體鋼，在高溫下長期運行中，不但會發生蠕變、斷裂、高溫氧化和應力松弛等形變過程，而且還會發生一些內在的組織和性質的變化。這一點和室溫下使用的鋼材完全不同，在室溫條件下，鋼的組織和性質一般較穩定，不隨使用時間而改變。鍋爐、汽輪機高溫部件所用鋼材在高溫下長期運行中會發生組織性質變化，主要有：珠光體的球化和碳化物的聚集；碳鋼和鉬鋼石墨化；熱脆性；合金元素在固溶體和碳化物相之間的重新分配；金屬在高溫下的氧化與腐蝕，產生氧化皮堵塞管道導致爆管等。

1.3 異種鋼焊接接頭的早期失效傾向明顯

鍋爐具有近萬只鐵素體熱強鋼與奧氏體鋼組成的異種鋼接頭，如主蒸汽管道溫度套管焊縫，存在著明顯低于平均壽命的早期失效現象。對異種鋼早期失效的現象經過幾十年研究，雖然也探索出使用鎳基填充材料，可減少接頭在升溫降溫時的熱應力，但迄今還不能說找到可以完全避免這種現象發生的方法。

1.4 金屬技術監督工作開展難度大

過去發電廠一般設有金屬室，參與人員多，監督網絡組成健全，形成完整的三級監督網絡；而現在往往只設有1名金屬監督人員，負責機組的金屬檢驗、焊接、監督等全過程管理，而相關專業的支持也較弱，工作開展難度較大。

2 建立健全金屬技術監督管理體系

要健全金屬技術監督網絡模式，這是開展金屬技術監督管理的有效方法之一。一般發電廠在生產管理部門設金屬監督專職人員，在總工程師領導下進行金屬技術監督的各項管理工作，建立金屬技術監督網絡，組織檢修、運行、鍋爐、汽機、化學、金屬測試、物資供應、焊接、物資倉庫等部門人員，負責相應的日常監督工作，形成群防群控的局面。

在金屬監督網絡中，各專業相互協同，共同做好金屬監督工作。鍋爐專業主要任務是加強受監設備和部件的檢查、巡視，防止超溫超壓；汽機專業做好轉動部件監督；化學專業控制好汽水品質，做好防腐防結垢工作；材料供應部門，做好鋼材、鋼管和備品配件的質量驗收、保管和發放工作，嚴防錯收錯發；焊接專業要把好焊接質量和熱處理關，金屬檢驗人員負責做好金屬測試、檢驗工作。正是依靠網絡中的各專業在日常工作中分頭把關，在網絡活動中互通信息，相互配合，共同分析、研究和解決發現的問題，才能使金屬監督工作落實到位，從而保證機組的安全穩定運行。

3 形成具有特色的金屬監督管理方法

3.1 工作流程的合理性

從有利于專業管理、可操作性等方面入手，本著方便管理、過程監督的要求，簡化工作流程，保證工作流程的合理性；制定制度時，特別注意持續改進，使流程更具合理性；在充分借鑒兄弟單位專業管理規定的基礎上，修訂和完善了專業管理制度，使專業制度更加符合實際、貼近生產、方便操作，實行扁平管理。另外，要及時完成年度新規程規范的更新整理工作，保證專業標準的及時性、有效性、適用性。

堅持按照技術監督全過程管理要求開展工作，及時召開金屬專業工作分析、月度總結會議，傳達最新專業動態，總結專業工作經驗，并適時開展金屬專業培訓，普及專業知識，提高網員技術水平。

3.2 工作的前瞻性

金屬監督專職人員應多層次多渠道與兄弟單位、省電科院和技術中心聯系，了解金屬監督工作計劃，受監設備的薄弱點及處理辦法，找到類同點，以為我所用。目前，該發電廠已收集了20多家發電廠或電科院的機組檢修管理資料，發現機組的蒸汽管道、聯箱角焊縫、聯箱手孔、大管道三通等存在薄弱點，從而有針對性地開展檢查。

3.3 加強檢修中的金屬監督工作

機組檢修前，根據定期檢修項目、金屬監督規程的技術要求等，結合機組實際情況，一般把金屬監督項目分為金屬監督標準項目（以金屬監督規程為主）、非標準項目、缺陷和隱患治理項目（以同類機組薄弱環節、以往發生的缺陷類推性檢查為主）、預防性檢查項目、檢修改造項目和其他如基建遺留缺陷項目等，努力做到不漏項丟項，應檢必檢，保障機組健康水平。近年來，對機組發生的金屬監督范圍內的設備缺陷，均做了預防性的檢查，對缺陷進行了及時處理，有效避免設備由“缺欠”擴大為“事故”。

3.4 提高監督范圍內的設備健康水平

根據隱患分級管理的原則，把浙江省內同類機組出現的設備事故，以及該機組以往出現的事故一起列為“專業控制隱患”，作為重點監督項目，放到月度總結中，時時提醒，并合理安排到機組檢修中。

在隱患治理中，特別注意及時跟蹤檢查，以檢驗治理效果。在所列的十幾項隱患中，都根據檢修計劃分步實施了第二次復查，以保證隱患治理的有效性和徹底性。

3.5 保證現場難題解決的有效性

專業人員應注重理論研究工作，開展鍋爐奧氏體、珠光體、鐵素體等異種鋼焊接接頭的壽命研究。生產實踐中，要注意理論與實際相結合，積累豐富的處理現場疑難問題的經驗。如處理機組再熱器放空管處管道裂紋、給水管道條形層間未焊透、低壓隔板靜葉損傷焊補等缺陷；進行主、再熱蒸汽管道蒸汽取樣管、放空管座改造，機組高溫高壓疏水集塊更換，溫度套管角焊縫改造效果跟蹤檢查等隱患治理工作。針對鋼種性能、焊接性、剛度、厚度、處理的難易程度、檢修時間和設備狀態等要求，采用不同的冷焊、熱焊、半熱焊、同質異質焊接等工藝方法，有效解決現場焊接難題。

4 結語

通過對某600 MW亞臨機組金屬技術監督的難點分析，探索了發電廠金屬技術監督工作的要點，形成以制度為指導，以隱患和金屬部件薄弱環節治理為重點，以預防性檢查為手段，以有效消除缺陷、保障受監部件安全為目的的金屬監督專業管理方法。該機組自2006年投產以來，極少發生金屬監督范圍內設備事故。在各次機組檢修中，專業人員通過上述金屬監督管理方法，大大降低了設備事故概率，有效地提高了設備健康水平，保證了機組的安全可靠運行。