佛山市福能发电有限公司 李铭潼

1 引言

某燃气发电厂汽轮机机组采用的是N60-5.6/0.56/527/255联合循环双压凝汽式汽轮机，于2005年投产。该机组作为调峰机组，年均启停次数约为150次，年均运行小时数约为2100h。

进入该汽轮机机组的高压蒸汽由一个高压主汽调节联合阀控制，该阀门安装在机组运转层8m平台，位于汽轮机前轴承箱前的中心轴线上，呈卧式结构（如图1所示，箭头方向为主蒸汽方向）。锅炉来的高压蒸汽依次进入主汽阀和调节阀，经由两根高压导汽管进入汽轮机的高压缸内。

在一次检查中发现，7号汽轮机高压主汽调节联合阀的阀壳存在明显裂纹，裂纹部位是在阀壳内壁的蒸汽出口分流处（如图2所示），经探伤检查和相关专家鉴定，判定该阀的安全运行风险较大，须尽快处理。由于裂纹补焊方案的实施难度较大，而且补焊后阀门的使用寿命也难以保证，因此从保障机组安全运行的角度出发，该电厂随后择机对该阀实施了阀壳更换项目。

2 阀壳更换的项目经验

阀壳更换项目的最终效果直接影响机组的运行安全性，因此应事先考虑充分，采取可靠的技术措施、安全措施和质量保证措施来确保阀门投运后的使用性能和安全性。针对该项目所采取的各类措施和所考虑的技术细节，下文按项目的各阶段进行总结。

2.1 前期准备

2.1.1 确定项目范围

项目范围主要是指阀门部件更换的范围。除阀壳外，还需考虑其他部件是否一并更换，如阀芯、阀盖、螺栓、蒸汽滤网等。如继续使用原有的部件，需增加对这些部件的检查项目，如原阀盖与新阀壳的接触检查，且必要时需要对部件进行适当的加工处理。在预算充足的情况下，为缩短项目工期以及避免后期可能出现的质量纠纷，建议将阀盖、螺栓全部更换为新件。

2.1.2 确定项目的总工期

当项目的工作范围确定后，即可确定项目的总工期。项目总工期需要考虑的主要因素包括阀壳的供货周期（含运输耗时）、阀壳更换前的准备工作耗时、阀壳更换施工工期、无损检测耗时和阀门整体调试耗时等。

应充分调研制造商的生产制造能力，尽量缩短阀壳的供货周期。

在更换阀壳前的准备工作时间内，主要是落实正式施工前的各项准备工作，其中容易被忽略而且可能对总工期有较大影响的原因是，汽轮机停止盘车前等待的时间。因为机组检修规程通常要求高压内缸金属温度低于150℃方可停止盘车系统，若汽轮机机组（尤其是调峰发电机组）在正式施工前尚有发电任务，那么正常情况下要等待一周的时间才能符合正常停止盘车系统的前提条件。若工期较为紧张，应在正式施工前采取压缩空气强制冷却等技术措施加快汽缸内部的冷却速度，从而缩短等待时间。

总而言之，需充分考虑以上种种因素，提前确定并申请足够的检修时间。

2.1.3 确定阀门制造的依据

阀门的制造需符合最新的国家相关标准规范的规定，应包括（以该电厂的铸造高压主汽调节联合阀为例）：GB/T 222-2006《钢的成品化学成分允许偏差》；GB/T223《钢铁及合金化学分析方法》；GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》；GB/T 229-2020《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》；GB/T 231.1-2018《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》；GB/T 6414-2017《铸件尺寸公差与机械加工余量》；GB/T 15056-2017《铸造表面粗糙度 评定方法》；DL/T 753-2015《汽轮机铸钢件补焊技术导则》等。另外，阀壳制造商也具备完整的质量保证体系，阀壳制造也需要符合设计图纸和企业内部标准文件（通常比国家标准中的对应规定更严格）的相关规定。

因此，在与阀壳制造商确定合同的技术条款时，需明确制造商所依据的国家标准规范、设计图纸及企业内部标准文件，且确认这些依据文件是否具备时效性和完整性，而所依据的设计图纸和企业内部标准文件应及时、完整提供。

2.1.4 确定技术要求

在阀壳供货合同中，对于阀壳制造的技术要求应注意以下五点内容。

一是确定阀壳的出厂合格证明文件清单，通常应包括（以该电厂的铸造高压主汽调节联合阀为例）：产品合格证、熔炼化学分析报告、热处理报告、成品分析报告、机械性能试验报告、金相检验报告、缺陷检查报告、产品补焊记录、产品焊接记录（搭子、接管等）、探伤报告、尺寸检查记录、产品标识报告、目视检查报告，以及其他备件的相关技术资料和检验资料等。

二是对比制造商提供的设计图纸与原设计图纸是否存在关键差异，如结构尺寸，接管的部位和尺寸、热工仪表接管的部位等。需与制造商确定和评估变更的设计内容，如材质等有无变更，结构尺寸上有无变动等。

另外，还应注意新阀壳的接管长度的问题。因为旧阀壳的拆除需要切开相连接的蒸汽管道，而旧焊缝须按要求全部去除，导致主蒸汽管道缩短30～50mm，因此若按设计图纸的接管长度制造，则有可能导致新阀壳与原主蒸汽管道的焊接缝隙过大。为保证后期焊接时有足够的处理余量，建议新阀壳的接管长度比设计图的标示长度长100mm，并且要求制造商在生产中，将该要求及时准确地下达至各相关工序中，避免后续工序按设计图纸加工后出现该问题，如阀壳水压试验合格后需切除接管上的堵板，应在该工序的开工前再次交代接管长度的要求。

三是要清晰明确供方的供货范围，包括阀壳、阀盖、阀杆密封蒸汽管接头、各类螺栓等备件，也包括运输、施工、检测、调试的工作量。如阀芯、阀盖仍采用原件，同时要将原阀芯和阀盖拆卸后运送至制造商处进行检查加工，以确保良好的密封性能。

四是明确监造要求，如监造依据、监造节点、工作流程、争议处理办法等。

五是明确项目竣工后的质量保证责任规定，确定质保范围、质保期、质保金数额，以及争议处理办法等。

2.2 制造期

制造期的主要任务是进度跟踪，以及现场监造工作。需要及时进行双方沟通，了解当前生产进度，尽早确定监造的时间、人员和方式。

该电厂采取的是见证点监造的方式，其中需要特别重视的见证点有：一是原材料、半成品的各类理化检验、力学性能试验、热处理报告、无损检测报告等过程资料的审查；二是铸件的缺陷检查及超标缺陷的补焊处理；三是机加工尺寸检查；四是阀门水压试验。

表1为专业铸造厂的核级铸件监造中出现的问题统计表，可参考该表来改进监造计划。

表1 铸件监造过程中各类问题对比情况[1]

2.3 施工期

2.3.1 到货后

到货后，供需双方应共同在现场完成开箱工作，这应包括：一是依据到货清单和合同规定的供货范围，共同对到货的备件进行清点，检查备件的数量和型号规格，检查有无缺漏件，进行全面的目视检查，检查是否存在外观缺陷。二是核对阀座尺寸及阀座安装深度（影响阀行程）、搭子位置尺寸（影响阀壳标高）、接管尺寸和位置，其中预留的接管长度还需要与合同要求一致。三是除了实物检查外，还需要对随机资料的完整性进行检查，确保所提供的资料与合同要求的一致，记录完整、翔实，试验结果符合合同规定。

供需双方共同确认无误后，应及时在到货验收文件上签名。

2.3.2 施工前准备

施工的准备工作应从“人机料法环”五方面进行考虑：一是核查施工单位的施工资质，以及施工人员的资质（尤其针对特种作业人员和特种设备作业人员），进行作业相关的安全培训和作业前交底。二是确保桥式起重机、螺栓加热器等关键设备的使用功能安全可靠。三是确保甲供材料物资齐全，如轴封蒸汽管的管材和管件等。四是审查施工方提交的施工方案，重点是阀壳的吊装、管道的临时固定措施、管道焊接、焊后热处理和无损检测方案。五是确保施工场地，以及施工用电和压缩空气安全可用。

其中，需要格外注意管道的临时固定措施。在切开阀壳的蒸汽进出管道前，需要对这些管道进行临时固定，避免在自重影响下产生偏移。然后，在蒸汽进出管道切口下方的三维方向上架设百分表，用于监视管道的三维位移的变化量[2]，并记录下可能受影响的弹簧支吊架的角度和弹簧伸长量等数据，并在新阀壳与管道对口焊接时进行数据对比，来判断管道位置和受力情况有无发生明显变化。

2.3.3 施工期间

施工流程为：拆除阀门保温→脱开阀门的EH油管→拆除阀门操纵座→解体阀门，拆除阀内件→切开旧阀壳与主蒸汽管、轴封蒸汽管的旧焊缝→将旧阀壳吊出→新阀壳就位→主蒸汽管、轴封蒸汽管与新阀壳的焊接、热处理及无损检测→阀内件回装→阀盖安装→阀门行程推拉试验→阀门操纵座复装→连接EH油管→阀门保温恢复→阀门调试。

其中需要注意的是：一是在解体阀门时需要及时将进汽口及出汽口作临时封堵，在切开管道时也需要将管口作临时封堵，避免杂物、工具不慎落入。二是在主蒸汽管与新阀壳对口时，检查焊接间隙是否符合要求；检查百分表的读数变化量来评估管道的三维位移情况；检查焊接前后的弹簧支吊架的角度和弹簧伸长量有无明显变化，来判断管道的受力情况有无明显变化。三是由于阀壳上的压力取样接管焊接需要充满氩气的环境下焊接，而焊接最后一道焊缝时，只能采取从阀壳内部通入氩气的措施，因此这部分焊接工作需在阀门封闭前完成，否则焊接质量无法保证。四是在阀门隐蔽（安装阀盖）前，认真检查阀内清洁度，且须用内窥镜对蒸汽管道的内部清洁度进行检查，主要是检查下方管道弯头处是否存在异物。五是根据设计图纸，仔细验收阀门的行程推拉试验（阀盖紧固后，用深度尺检查阀门行程），要求阀门的预启行程和总行程均在设计的合格范围内，数据作详细记录，与后面的阀门静态调试结果作对比。六是提前协调射线探伤的安排，避免因探伤工作安排不当延误项目进度。射线探伤前须提前正式通知运行当值人员及其他可能受到影响的人员，并在探伤作业开始前进行彻底的人员清场工作。射线探伤期间须派人值守，以防有人误入警戒区。射线探伤的底片需交由电厂相关部门保管。七是阀门调试通常由电厂运行部门主导，其他部门及施工单位配合。调试工作包括阀门静态调试和严密性试验，验证阀门的密封性能是否合格。

2.4 项目竣工

项目竣工后，应及时保存竣工资料，涉及阀门保险理赔的相关资料的需及时提供给相关部门。严密跟踪阀门的运行情况，出现质量问题及时通知相关单位处理。

3 总结

对于调峰电厂而言，由于频繁的机组启停对高温部件的热疲劳损伤，汽轮机的主汽调节联合阀阀壳出现裂纹的可能性远高于非调峰电厂，尤其随着启停次数增多，投产时间较长的调峰机组更容易出现此缺陷。因此，在出现类似故障时，应及时评估阀门的运行安全性，作相应处理。

若更换该阀门的阀壳，项目质量控制的关键在于阀壳的制造质量、阀门装配质量和施工质量。本文已从阀壳的制造、安装的全过程进行了经验总结，可供同行在出现类似缺陷时作参考用。阀壳更换项目应尽早进行策划，完善各处质量控制细节，以确保项目高效、高质量地推进。