火电厂四大管道主阀门缺陷形成及损伤行为分析

火电厂四大管道主阀门缺陷形成及损伤行为分析

王坤

中国电建集团贵州工程有限公司

贵州省贵阳市 550003

摘要：主阀门是火电厂中火电机组的重要零件之一，主阀门是否能够正常使用直接决定着火电机组能否照常运行。因此主阀门的安全使用变得非常重要，但随着时间的推移，各个主阀门在使用过程中会出现诸如裂纹、腐蚀、脱落等缺陷和损伤，这些缺陷和损伤都会干扰火电机组的正常运行，严重的话还会造成安全事故。因此本文就简单分析这些阀门在使用过程中存在的缺陷，并分析缺陷、损伤行为形成的原因，以采取针对性措施来确保主阀门的安全使用。

关键词：四大管道；主阀门；裂纹；缺陷；损伤

一、四大管道主阀门简介

主阀门是火电机组中的控制元件，它主要被用来控制、调节火电机组设备和管道的各项参数。火力发电厂中的4大管道主要包括：主蒸汽管道、热再热蒸汽管道、冷再热蒸汽管道、高压给水管道。为这些管道安置合适的阀门可以提升整个火电机组设备的使用效能，同时保证设备运行的安全性。一般来说，在这些设备中常安装的阀门主要有堵阀、安全阀、主汽阀门等。

二、四大管道主阀门缺陷形成及损伤行为分析

（一）堵阀缺陷形成及损伤行为分析

1.堵阀质量不佳造成损伤失效行为

火电机组中的管道堵阀按照生产方式大致可分为两种，一种是铸钢堵阀，另一种是锻造堵阀。在生产铸钢堵阀时，如果不能使用科学的成型工艺和技术，并控制好加工温度，就会使堵阀产生裂纹、气孔、砂眼、缩孔、夹渣等缺陷。而在生产锻造堵阀时，如果没有合理控制加热和冷却的速度，就会使材料加热不均匀，使材料局部热应力增大，导致锻造堵阀产生裂纹。此外，锻造堵阀在生产时加工温度过热、终锻温度太低就会使锻造材料的形态发生改变，当产生的内应力大于该材料的拉伸强度时就会产生裂纹等缺陷。总之，堵阀内部存在的裂纹、气孔等原始缺陷，会在热应力的作用进一步延展出面积更大的裂纹缺陷，使堵阀最终断裂失效。

2. 堵阀运行造成损伤失效行为

堵阀的阀体厚度较大，因此在运行时它的不同部位存在着一定的温度差，当火电机组重启关机或进行某一项指令操作时，温度差就会很明显地增大，此时在堵阀内部就会产生过大的热应力，使堵阀的某个部位产生裂纹，进而影响堵阀的工作性能。通常情况下，这些裂纹会显现在堵阀的外部，一般不会出现在阀体内部。

（二）安全阀缺陷形成及损伤行为分析

1. 安全阀质量不佳造成损伤失效行为

安全阀因质量不佳而产生的损伤失效行为较少，因为使用锻造工艺制成的安全阀不容易产生如气孔、缩孔等缺陷，因此安全阀的缺陷及损伤主要是在其运行过程中产生的。

2. 安全阀运行造成损伤失效行为

首先，安全阀在长时间运行后可能会出现阀门密封面被污染破坏的情况，这就使安全阀运行失效。而且安全阀在长期使用后还会出现表面裂纹增大、加深的情况，同时还会在内部形成深埋缺陷，这都会导致安全阀的使用性能变差。其次，安全阀长时间在高温的状态下进行工作，这就使安全阀的内部构件发生变质，例如晶界粗化等，这种变质会使安全阀内部产生一些微裂纹，时间久了之后，微裂纹就发展成为明显的裂纹甚至断裂，这使安全阀不能再继续使用。最后，腐蚀环境也会使安全阀产生缺陷和损伤，这种损伤称为应力腐蚀损伤。这种类型的损伤一般不会使安全阀的外形产生巨大改变，而是通常以裂纹的形式显现。而且一旦产生此种裂纹，就会变得难以控制，因为这种会迅速生长，造成更大、更深的裂纹和损伤。

（三）主汽阀缺陷形成及损伤行为分析

1. 主汽阀质量不佳造成损伤失效行为

主汽阀在生产时由于建造工艺不佳、设计不合理等问题会出现质量问题，而质量不佳的主汽阀往往会存在裂纹、疏松、夹渣等缺陷，这些缺陷使主汽阀在使用时容易出现裂纹加深、主汽阀断裂的损伤。

这是因为裂纹、疏松等原始缺陷会使主汽阀在使用时因局部应力集中而产生变形甚至断裂。

2. 主汽阀运行造成损伤失效行为

主汽阀内部的构件在长时间的高温运行下会发生变化，这种变化使构件组织的塑性降低、韧性变差，此时如果水压变大，就会使主汽阀内部的微小裂纹迅速发展为深度更深、范围更大的裂纹，严重时还可能使主汽阀断裂。此外，主汽阀在运行时内部和外部存在一些温度差，当火电机组有重大操作时，会产生强大的热应力，如果热应力超过了主汽阀的弹性范围，就会使主汽阀的某些部位发生形变甚至断裂损伤。

三、减少主阀门缺陷、损伤行为产生的措施分析

（一）严格控制阀门生产过程，保证阀门质量

应严格控制主阀门的生产过程，采用科学的结构设计和热处理工艺，合理控制加工温度，使用合格的加工工艺，减少裂纹、缩孔等缺陷的产生。此外，还要严格控制阀门生产原料，对原料的化学成分进行检查和分析，保证阀门材料密度均匀，减少阀门变形、开裂现象的产生。

（二）合理操作火电机组设备，定期检查阀门使用情况

阀门在运行时的内外温度不同，这种温度差会产生一定的热应力，而这种热应力会使阀门的物质外壳在长时间工作后产生损耗，因此工作人员在进行各项操作和调试时，应当合理控制温度的升降速度，降低热应力，减少对阀门的损耗。对于主阀门来说，应当尽快清理在其内部或外部产生的裂纹，以免裂纹扩大，造成阀门损耗和断裂。此外，还要对主阀门部件表面的应力情况进行检查，并采取措施及时消除主阀门部件表面的存留的热应力，防止因应力过大而造成的开裂损伤。

（三）做好维护工作，提升阀门使用效率

为了减少阀门应力腐蚀问题的发生，还应当做好对设备、零件的防护工作。具体来说，就是要做好对四大管道的防护工作，采取加温保护的方法，在零件外面涂上具有保护性质的液体，以降低腐蚀现象产生的几率，增加阀门的使用时长。此外，还要安排工作人员定期检查设备、零件的使用情况，尤其要对容易被腐蚀的部位加强检查，如果发现异常，要立即进行维护或更换工作。

四、结语

为了持续供电，火电厂的火电机组一直在长时间地运行，而正是管道内各个阀门的平稳运行使火电系统能够维持平稳和安全。因此，必须重视阀门的安全问题，减少阀门的缺陷和损伤问题。通过分析我们得知，管道中的各个主要阀门都长时间地处在工作运行中，它们因构件原始问题、运作磨损、氧化腐蚀、应力增大等原因产生了裂纹、孔洞等缺陷和损伤，这就降低了阀门的使用性能，也给电厂带来了安全隐患。因此必须严格控制阀门生产过程，采用质量合格的阀门零件，合理规范火电机组设备的各项操作，并安排有关部门定期检查各个主阀门的使用情况，做好阀门维护工作，减少阀门缺陷损伤行为的产生，不断提升阀门的使用效率。

参考文献

[1] 陈 炜 . 电厂锅炉管道堵阀缺陷分析与检验 [J]. 技术应用 ，2018，25(8)：150-151.

[2] 张立峰，王义厢.电站锅炉铸钢堵阀缺陷分析 [J]. 中国科技信息，2015(11)：130-131.

[3] 赵海雄.关于发电厂阀门缺陷产生的原因及处理方法的分析[J/OL].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术[2017-11-14].

[4] 吴永法. 滨海热电1号机主汽阀阀体裂纹原因分析与焊接修复 [J]. 浙江电力，2015(2)：45-49.