高溫高壓管道支吊架及其部件監(jiān)督探討

王劍文 曾凡星

（南京化學(xué)工業(yè)園熱電有限公司，江蘇 南京210047）

1 高溫高壓管道支吊架的重要性

隨著火力發(fā)電廠機組參數(shù)的提高，300MW亞臨界機組、600MW超（超）臨界機組、1 000MW超超臨界機組的相繼投用，對支吊架在高溫高壓管道上安全運行的知識推廣及部分電廠由于支吊架失效導(dǎo)致管道破裂事件的發(fā)生，高溫高壓管道支吊架的重要性逐漸提高，其生產(chǎn)、安裝、運行監(jiān)督、定期檢查等方面也在逐步完善。現(xiàn)通過下面兩個案例分析支吊架對管道系統(tǒng)安全的重要性。

案例一：發(fā)生于1992年的本鋼自備電廠主蒸汽管道爆裂事故是非常嚴(yán)重的一次汽水管道破壞事故，爆口位于焊縫上，根據(jù)當(dāng)時的分析，焊縫缺陷是導(dǎo)致管道爆裂的主要原因。但在對該管道的情況進行重新回顧后，我們發(fā)現(xiàn)，在總長20多m范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)支吊架，根據(jù)設(shè)計規(guī)定應(yīng)設(shè)計有2～3個支吊架，由于實際管道中這些支吊架的缺失，該管段的持續(xù)載荷應(yīng)力增大4～9倍，嚴(yán)重加速了管道的損傷，特別是作用在存在缺陷的焊縫處，因而導(dǎo)致管道爆裂。

案例二：徐州電廠在1999年9月#4號機組大修中，進行金屬監(jiān)督檢查時，發(fā)現(xiàn)#4爐再熱器出口集箱三通環(huán)焊縫有嚴(yán)重裂紋，在分析環(huán)焊縫開裂原因過程中，檢查發(fā)現(xiàn)與再熱器出口集箱相連的爐頂再熱蒸汽管道有相當(dāng)一部分恒力吊架失效，恒力吊架變成剛性吊架，制約再熱蒸汽管道在熱態(tài)向上位移，造成管系對再熱器出口集箱產(chǎn)生過大應(yīng)力，是引起再熱器出口集箱三通環(huán)焊縫開裂的原因之一。

2 支吊架及其部件監(jiān)督方法

雖然通過近年來對支吊架知識的宣傳，大部分電廠開始重視管道系統(tǒng)支吊架，但還僅停留在管道支吊架系統(tǒng)的受力狀態(tài)檢查（如彈簧是否正常工作、吊桿是否受力等）上，而忽略了對支吊架本體零部件的金屬監(jiān)督，如在高溫高壓管道支吊架系統(tǒng)中與高溫高壓管道直接接觸的管夾，經(jīng)高溫運行后的力學(xué)性能、組織狀態(tài)是否合格等情況不明。結(jié)合近年部分電廠支吊架零部件高溫運行后出現(xiàn)的斷裂、變形等情況，筆者認(rèn)為對高溫高壓管道支吊架系統(tǒng)零部件的金屬監(jiān)督工作顯得尤其重要，應(yīng)著重從以下幾個方面著手：

2.1 基建過程中的監(jiān)督

近年來火電機組大規(guī)模擴建，火電機組配套廠家生產(chǎn)壓力空前巨大，為了滿足工期需求，很多生產(chǎn)廠家逐層分包，結(jié)果直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量控制不到位。在這種大環(huán)境下，基建過程中對采購的支吊架入廠監(jiān)督非常重要。目前支吊架高溫高壓零部件金屬材料主要使用12Cr1MoV、F91及1Cr18Ni9等等。常規(guī)做法是合金鋼零部件的光譜復(fù)查，確保金屬材料無錯用現(xiàn)象；但對于零部件的機械性能，一般是審核制造廠提供的質(zhì)量證明書是否齊全、合格，對成品沒有直觀的了解。因此，對合金鋼零部件進行現(xiàn)場硬度檢測非常有必要，其也為投產(chǎn)運行后的監(jiān)督工作提供了原始對比數(shù)據(jù)。大口徑高溫高壓管道均是控制內(nèi)徑管道，其實際壁厚值均比設(shè)計的壁厚值大，因此存在部分U形管卡在安裝過程中被發(fā)現(xiàn)開口尺寸比管道外徑稍小的現(xiàn)象，安裝時需要擴大U形管卡開口。這種情況下應(yīng)禁止施工單位在火焰加熱后隨意擴大管卡開口尺寸，如出現(xiàn)此種情況應(yīng)對加熱部位重新進行熱處理后檢測硬度，必要時進行金相分析看是否存在過熱組織。如確實需要擴大管卡開口，應(yīng)制定相應(yīng)措施，控制加熱溫度、恒溫時間及后續(xù)的熱處理工藝，并對處理后的管卡進行硬度檢測，或返回生產(chǎn)廠家進行處理。

安裝后光譜復(fù)查的重要性：目前部分安裝單位在支吊架安裝前進行光譜復(fù)查，但安裝后未復(fù)查。為避免部件安裝時零部件混淆錯用，筆者認(rèn)為在安裝后進行光譜復(fù)查是非常有必要的。

安裝后拔除鎖定銷的注意事項：應(yīng)在整個管系支吊架安裝完成后，對支吊架的鎖定銷逐個進行拔除，部分安裝單位為節(jié)約時間采用乙炔切割鎖定銷，造成了以下不利影響：（1）支吊架受力較大的偏離了設(shè)計值，給后續(xù)的調(diào)整工作帶來困難；（2）切割中的熔渣及雜物可能會導(dǎo)致支吊架卡澀，造成支吊架工作不正常。為避免上述問題，應(yīng)通過花籃調(diào)節(jié)支吊架受力，使鎖定銷在自由狀態(tài)下拔出。

管系支吊架調(diào)整的關(guān)鍵：在拔出鎖定銷后應(yīng)對管系支吊架受力狀況進行一次全面檢查，如發(fā)現(xiàn)與設(shè)計狀態(tài)偏差較大，應(yīng)進行調(diào)整，使之達到或接近設(shè)計冷態(tài)位置。

2.2 機組投運后的監(jiān)督檢查

運行中監(jiān)督：主要檢查支吊架是否受力正常，實際膨脹方向和膨脹量與設(shè)計是否基本一致。對每次檢查的情況做好記錄（按表1的格式制定檢查表），如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時采取措施并進行分析。

檢修中監(jiān)督：在機組停運時對支吊架系統(tǒng)進行檢查，檢查支吊架是否受力正常，并對運行中有疑惑或存在問題的地方做重點檢查。在機組首次大修時，應(yīng)對管道支吊架系統(tǒng)進行全面檢查，以宏觀檢查為主，針對高溫高壓的部件建議增加硬度檢測。將首次大修時的硬度數(shù)據(jù)和安裝前的硬度數(shù)據(jù)進行比較，如發(fā)現(xiàn)硬度異常情況，應(yīng)作進一步的金相分析確認(rèn)。結(jié)合機組大修，對管道高溫高壓區(qū)域及安全閥附件管道支吊架系統(tǒng)中的管夾、管卡及≥M32的高溫螺栓進行宏觀檢查和硬度檢查。運行3～4萬h后結(jié)合機組大修應(yīng)再次對管道系統(tǒng)進行全面檢查，檢查項目與首檢相同。此后應(yīng)在每次大修時對管道支吊架的管部、根部及連接件、彈簧組件、減溫器和阻尼器進行全面檢查，并做好記錄。對檢查中不合格的部件應(yīng)及時進行更換。

表" 再熱蒸汽熱段管道支吊架檢查記錄表

3 結(jié)語

高溫高壓汽水管道爆破嚴(yán)重影響了發(fā)電廠生產(chǎn)的安全性。管道的安全性問題歸根到底是管道的實際應(yīng)力與其材料強度的問題。眾所周知，無論材料強度高低，只要實際應(yīng)力不超過其強度允許值，材料就不會破壞；而當(dāng)應(yīng)力到達或超過材料的強度允許值時，再好的材料也會發(fā)生破壞。因此，考慮汽水管道的安全性時不僅要考慮其材料性能，還應(yīng)考慮管道的實際應(yīng)力情況。

多年的案例表明，支吊架既是影響管系應(yīng)力的重要因素，同時也是改善應(yīng)力的主要手段。管道支吊架系統(tǒng)對管道系統(tǒng)安全運行是非常重要的，每個支吊架對管道的支撐力均由支吊架各零部件承擔(dān)，尤其是管部部件，因此在管道支吊架系統(tǒng)中我們除了對彈簧的工作狀態(tài)進行監(jiān)督外還應(yīng)該重視一些關(guān)鍵的部件，如管夾、螺栓等。這部分部件出現(xiàn)問題導(dǎo)致的后果遠比彈簧工作不正常導(dǎo)致的后果嚴(yán)重，因此，筆者認(rèn)為對高溫高壓管道支吊架系統(tǒng)的金屬監(jiān)督工作顯得尤其重要。

［1］DL／T1113—2009 火力發(fā)電廠管道支吊架驗收規(guī)程［S］.

［2］DL／T616—2006 火力發(fā)電廠汽水管道與支吊架維修調(diào)整導(dǎo)則［S］.

［3］DL／T438—2009 火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程［S］.