水利工程論文-水壓試驗閥技術(shù)研究.doc

水利工程論文-水壓試驗閥技術(shù)研究摘要：介紹了水壓試驗閩的應(yīng)用，主要結(jié)構(gòu)及選用方法，分析了鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗閥的性能，強調(diào)了鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗閥在電站工程中的應(yīng)用價值，指出了水壓試驗閥設(shè)計和制造中的關(guān)鍵技術(shù)問題，為水壓試驗閥的有效生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：水壓試驗閥；堵板閥；鍛焊結(jié)構(gòu)1概述水壓試驗閥(堵閥)是一種電站鍋爐常用配套閥門之一，主要安裝在過熱器出口、再熱器人口及再熱器出口的蒸汽管道上，作為機組整體水壓試驗時的隔離裝置用。水壓試驗以后，堵閥可留在管道上作為通道使用。2應(yīng)用目前，電廠一般都采用水壓試驗閥作為鍋爐機組整體水壓試驗時的隔離裝置。水壓試驗時，閥瓣組件裝入閥體內(nèi)，用扳手調(diào)節(jié)螺釘，給閥瓣提供最初的預緊力。當水壓試驗介質(zhì)壓力升高時，在介質(zhì)壓力作用下，閥門達到可靠密封，而且介質(zhì)壓力越大，密封性能越好。水壓試驗完畢后，取出閥瓣組件，裝入導流管組件，此時，閥門作為管道用，其內(nèi)徑與鍋爐管道內(nèi)徑相同時，可以消除渦流和擴容的影響，減小流阻，并保護閥座密封面不受沖刷，延長閥門使用壽命。3結(jié)構(gòu)及選用水壓試驗閥主要有堵板式和翻板式二種結(jié)構(gòu)形式，目前國內(nèi)大多數(shù)機組均選用堵板式。圖1所示為用于300MW鍋爐再熱器出口管道上的堵板式結(jié)構(gòu)的水壓試驗閥，型號為SD61H64DN400，蒸汽最高工作溫度為350，工作壓力為6.6MPa。由閥體、閥蓋、密封環(huán)、四開環(huán)、試驗堵板、支撐板、預緊螺釘和導流管等組成，其具體結(jié)構(gòu)組成與工作狀態(tài)有關(guān)。安裝在300MW鍋爐過熱器出口，再熱器人口，出口蒸汽官道上，作為水壓試驗的隔離裝置。采用壓力自緊式密封結(jié)構(gòu)，兩端為焊接連接。采用平面O型圈密封，閥座采用不銹鋼堆焊而成。中腔密封環(huán)可采用增強柔性石墨或金屬密封環(huán)的內(nèi)壓自密封結(jié)構(gòu)。當機組整體水壓試驗時，需要用專用扳手調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘，給閥瓣提供初始預緊力，當介質(zhì)力作用于閥瓣時，密封力增加，達到可靠的密封。中腔部位采用壓力自密封結(jié)構(gòu)。管道試驗狀態(tài)時，支撐板和堵板安裝在閥門內(nèi)部，擰緊預緊螺釘，使堵板密封面間產(chǎn)生一定的初始密封比壓，阻擋介質(zhì)流向出口側(cè)，介質(zhì)壓力使堵板與閥體密封面之間產(chǎn)生足夠的密封比壓，不論管道試驗介質(zhì)壓力高低，均可保證密封，滿足對支撐板一側(cè)管道進行試驗。待試驗結(jié)束，去除堵板，安裝導流管和閥蓋等，此時閥門作為管道使用，下次水壓時可再次裝人堵板。堵板式閥門正常使用時類似于一段管子，閥門流阻可忽略不計，對機組熱效率沒有任何影響。缺點是試驗時拆卸閥蓋、密封環(huán)等零件，費工費時，容易損傷密封環(huán)特別是金屬密封環(huán)，需要有備件。4鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗閥近年來，隨著超臨界、超超臨界火電機組大量投產(chǎn)運行，發(fā)電機組性能要求不斷提高，為確保鍋爐機組安全可靠運行，閥門的結(jié)構(gòu)也在不斷的改進和完善，鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗閥的開發(fā)和應(yīng)用已成趨勢。鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗閥閥體一般是由中閥體鍛件與兩端支管焊接組成的三片式閥體，閥門內(nèi)腔零部件全部采用鍛件或板料。中閥體采用按常規(guī)鍛造工藝鍛制后機加工完成的長方體鍛件。兩端支管采用與鍋爐管道材料一致或同系列的無縫鋼管。四片式結(jié)構(gòu)為中閥體由兩段組成，中閥體中腔部分直接鍛造成圓筒形，機加工量減小，中閥體下部分鍛造成方體加工成型后與閥體中腔部分焊接。隨著超臨界、超超臨界火電機組的大量投產(chǎn)運行，電站鍋爐對管道中水壓試驗閥的密封性、可靠性、安全性的要求越來越高，鍛焊結(jié)構(gòu)閥體較鑄鋼件閥體強度更高，可靠性更好，可確保鍋爐水壓試驗的有效性和發(fā)電機組安全穩(wěn)定的運作。對于大容量、高參數(shù)機組使用的水壓試驗閥，采用可靠性高，鍛造工藝好的鍛焊閥體是必要的。閥瓣、填料室、壓板等零件采用鍛件或板料，閥體中腔更加緊湊，閥門自重減輕，可提高材料利用率和降低成本，提升產(chǎn)品競爭力。采用鍛焊結(jié)構(gòu)閥體和鍛造內(nèi)件后，減少了鑄件中很難避免的裂紋、夾砂、縮孔、砂眼及疏松等缺陷，增強了閥門的抗變形能力、承壓能力和抗沖蝕能力，使閥門的剛度和使用可靠性及安全性都有極大的提高，從而確保閥門的穩(wěn)定工作。鍛焊結(jié)構(gòu)閥體有中腔部位焊縫，增加了對焊、焊縫檢查的費用?？梢愿鶕?jù)企業(yè)設(shè)備能力和運營狀況，分析其成本，選擇合適的設(shè)計方案。5設(shè)計與制造水壓試驗閥隨機組長期高溫高壓運行，而且隨著大容量、空冷、超臨界、超超臨界機組的增多，水壓試驗閥參數(shù)也越來越高，口徑越來越大，閥門的可靠性顯得至關(guān)重要。5.1選用標準閥門設(shè)計制造與驗收應(yīng)按照標準ASMEB16.342004法蘭、螺紋及焊接連接閥門或E101日本火力發(fā)電用閥標準執(zhí)行。標準中對材料溫度、壓力、閥體壁厚、各種材料選擇、結(jié)構(gòu)長度、法蘭尺寸和焊接端等均作了說明，對特殊部位尺寸設(shè)計、各種檢驗項目、檢查方法和判定基準進行了嚴格的規(guī)定，從根本上保證了閥門質(zhì)量，提高了產(chǎn)品的可靠性。5.2檢驗與試驗的國內(nèi)外標準我國的GB/T1392792和JB/T90921999，國際的IS0520893，美國的APl59896和MSSSP6192，英國的BS514684和日本的JIS2003-87等，都明確規(guī)定了閥門的檢驗和試驗標準，試驗方法及評定標準，同時對試驗壓力，試驗用介質(zhì)及檢驗持續(xù)的最小時間等都做了明確的規(guī)定。閥門試驗的標準總體上來講可以分為兩太體系：一是以ISO520893為主導的普通工業(yè)用閥門的標準體系。如GB/T1392792、MSSSP6192和BS514684。另一是以美國石油協(xié)會標準APl59896為主導的標準體系。如JB/T90921999等。在檢驗和試驗中。各標準的主要內(nèi)容還是一致的。如強度試驗壓力是公稱壓力的1.5倍，液體高壓密封試驗為公稱壓力的1.1倍；氣體低壓密封試驗約為6bar(0.6MPa)，對殼體的試驗要求是在所持續(xù)的時間內(nèi)不允許有可見泄漏，非金屬密封的閥門不允許有可見泄漏，試驗介質(zhì)的要求也相同。5.3材料選擇材料選擇的原則是根據(jù)管道材料和溫度壓力等參數(shù)來進行選擇。對于600MW以下亞臨界機組，主蒸汽管道介質(zhì)工作溫度在565以下，水壓試驗堵閥一般選用12CrlMoV、ZG20CrMoV、WC9、ZGl5CrlMolV低合金鋼材料。GISCrlMolV和ZG20CrMoV具有很好的高溫機械性能，但在高溫狀態(tài)下延展性變差，焊接性差，并伴隨溫度變化金屬硬化性增加，裂紋傾向嚴重，特別是在熱處理方法不當或熱處理不規(guī)范時，極易產(chǎn)生比較嚴重的裂紋和延遲裂紋，給設(shè)備安裝、使用、運行等帶來極大安全隱患和困難。WC9有很好的高溫機械性能，鑄造和焊接性能優(yōu)于Cr2MoV鋼，對裂紋不敏感，在大量使用中未發(fā)現(xiàn)裂紋等問題。再熱器冷段水壓試驗堵閥一般選用25、WCB、ZG230450碳鋼材料，600MW超臨界機組及以上機組過熱器、再熱器出口堵閥一般選用A217C12A(鑄件)或sAl82F91(鍛件)材料。300MW、600MW亞臨界機組過熱器管道材料若為A335P91，堵閥材料可選用A217C12A或A182F91，或選用ZGl5CrlMolV、WC9焊接SAl82F91過渡段。1000MW超超臨界堵閥選用鍛焊結(jié)構(gòu)。采用鍛焊結(jié)構(gòu)，可大大降低制造