高压主汽阀阀盖泄漏原因分析及处理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南阳鸭河口发电责任有限公司 作者:陈泉

  分析了600MW 发电机组用高压主汽阀的阀盖泄漏原因,制订了检修工艺标准,解决了阀盖密封泄漏问题。

1、概述

  600MW 超临界发电机组的高压主汽阀位于汽轮机调节阀前的主蒸汽管道上,每个高压主汽阀有一个进汽口和一个连接到调节阀腔室的出汽口。高压主汽阀阀盖采用4. 5in. ( 115mm) × 818mm 螺栓紧固,阀盖与阀体采用金属缠绕垫片密封。

2、存在问题

  机组投产以后,出现了高压主汽阀阀盖泄漏问题。检修中虽增加了螺栓预紧力,但随着运行时间及机组启停次数增加,仍出现阀盖密封泄漏。泄漏后现场带压堵漏困难,随着负荷变化泄漏量进一步增加,长期运行造成阀盖密封面损坏严重,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为会给机组运行带来安全隐患。

3、原因分析

3.1、结构

  阀盖与阀体采用高温双头螺栓连接( 图1) ,密封垫片为金属缠绕式。金属缠绕垫片无约束时最高使用压力为25MPa,适用温度为650℃。机组主汽温度为565℃,主汽压力为24. 2MPa,均接近设计使用极限。使用前严格控制金属缠绕垫片内外径尺寸,特别是金属垫片厚度应满足4. 5± 0. 15mm,在螺栓紧固后保证金属缠绕垫片有足够的压缩尺寸,以确保密封性能。

阀体与阀盖连接

图1 阀体与阀盖连接

3.2、材料

  检修期间对阀盖螺栓进行光谱检查,材质为20Cr1Mo1VNbTiB,其螺栓的最高使用温度为570℃。20Cr1Mo1VNbTiB 是一种具有较高的持久强度和持久塑性,抗松弛性能好,热脆倾向小,缺口敏感性低的低合金高强钢。但是,当工作断面尺寸较大时,心部冲击值往往有较大波动,经常出现晶粒粗大现象,以至于影响力学性能。主蒸汽设计温度574℃,正常运行时主蒸汽温度566℃,使用低合金螺栓裕度小,安全系数低,容易造成热应力松弛,致使阀盖法兰处泄漏。

4、检修

  机组停运后, 将螺栓材质更换为1Cr11Co3W3NiMoVNbNB,螺母材质为45Cr1MoV。根据相关数据介绍,螺栓冷紧力矩1. 5kN·m,推荐

  采用大锤冷紧。受人力因素及检修空间位置影响,难以确定冷紧力矩是否达到设计标准。所以安装前,将阀盖与阀体在不加力状态下合拢,测量阀盖与阀体间隙。采用间隔12h 2 次冷紧,以垫片与阀体和阀盖结合面贴合作为冷紧后质量验收标准。若结合面存在间隙,根据表1 应修正阀盖螺栓热紧数据。

表1 阀盖螺栓热紧数据修正

阀盖螺栓热紧数据修正

  为保证螺栓受力均匀,螺栓应按图2 顺序紧固。螺栓规格4. 5in. ( GH) ,伸长量0. 40 ~ 0. 52mm,螺母旋转弧长69. 26 ~ 90. 4mm。增加螺栓热紧弧长,使用螺栓伸长测量工具测量伸长量0. 40 ~0. 52mm。螺栓热紧8h 后,测量阀盖与阀体间隙,应比不加力间隙小0. 10 ~ 0. 20mm,对称4 点间隙差小于0. 05mm。

阀盖法兰螺栓拧紧顺序

图2 阀盖法兰螺栓拧紧顺序

5、结语

  经更换螺栓材质,严格控制检修质量,执行新的检修工艺标准,发电机组高压主汽阀和高压调节汽阀运行良好,为机组安全运行奠定良好基础。

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