高温高压管道支吊架及其部件监督探讨

王剑文曾凡星

（南京化学工业园热电有限公司，江苏南京210047）

摘要：随着火力发电厂机组参数的快速提高，对高温高压管道支吊架进行监督管理的重要性越显突出，现分析高温高压管道支吊架对机组安全运行的重要性，并从安装、运行及检修角度提出针对支吊架监督管理工作方法的建议。

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关键词 ：高温高压；支吊架；失效；监督；检查

1高温高压管道支吊架的重要性

随着火力发电厂机组参数的提高，300MW亚临界机组、600MW超（超）临界机组、1000MW超超临界机组的相继投用，对支吊架在高温高压管道上安全运行的知识推广及部分电厂由于支吊架失效导致管道破裂事件的发生，高温高压管道支吊架的重要性逐渐提高，其生产、安装、运行监督、定期检查等方面也在逐步完善。现通过下面两个案例分析支吊架对管道系统安全的重要性。

案例一：发生于1992年的本钢自备电厂主蒸汽管道爆裂事故是非常严重的一次汽水管道破坏事故，爆口位于焊缝上，根据当时的分析，焊缝缺陷是导致管道爆裂的主要原因。但在对该管道的情况进行重新回顾后，我们发现，在总长20多m范围内未发现支吊架，根据设计规定应设计有2～3个支吊架，由于实际管道中这些支吊架的缺失，该管段的持续载荷应力增大4～9倍，严重加速了管道的损伤，特别是作用在存在缺陷的焊缝处，因而导致管道爆裂。

案例二：徐州电厂在1999年9月#4号机组大修中，进行金属监督检查时，发现#4炉再热器出口集箱三通环焊缝有严重裂纹，在分析环焊缝开裂原因过程中，检查发现与再热器出口集箱相连的炉顶再热蒸汽管道有相当一部分恒力吊架失效，恒力吊架变成刚性吊架，制约再热蒸汽管道在热态向上位移，造成管系对再热器出口集箱产生过大应力，是引起再热器出口集箱三通环焊缝开裂的原因之一。

2支吊架及其部件监督方法

虽然通过近年来对支吊架知识的宣传，大部分电厂开始重视管道系统支吊架，但还仅停留在管道支吊架系统的受力状态检查（如弹簧是否正常工作、吊杆是否受力等）上，而忽略了对支吊架本体零部件的金属监督，如在高温高压管道支吊架系统中与高温高压管道直接接触的管夹，经高温运行后的力学性能、组织状态是否合格等情况不明。结合近年部分电厂支吊架零部件高温运行后出现的断裂、变形等情况，笔者认为对高温高压管道支吊架系统零部件的金属监督工作显得尤其重要，应着重从以下几个方面着手：

2.1基建过程中的监督

近年来火电机组大规模扩建，火电机组配套厂家生产压力空前巨大，为了满足工期需求，很多生产厂家逐层分包，结果直接导致产品质量控制不到位。在这种大环境下，基建过程中对采购的支吊架入厂监督非常重要。目前支吊架高温高压零部件金属材料主要使用12Cr1MoV、F91及1Cr18Ni9等等。常规做法是合金钢零部件的光谱复查，确保金属材料无错用现象；但对于零部件的机械性能，一般是审核制造厂提供的质量证明书是否齐全、合格，对成品没有直观的了解。因此，对合金钢零部件进行现场硬度检测非常有必要，其也为投产运行后的监督工作提供了原始对比数据。大口径高温高压管道均是控制内径管道，其实际壁厚值均比设计的壁厚值大，因此存在部分U形管卡在安装过程中被发现开口尺寸比管道外径稍小的现象，安装时需要扩大U形管卡开口。这种情况下应禁止施工单位在火焰加热后随意扩大管卡开口尺寸，如出现此种情况应对加热部位重新进行热处理后检测硬度，必要时进行金相分析看是否存在过热组织。如确实需要扩大管卡开口，应制定相应措施，控制加热温度、恒温时间及后续的热处理工艺，并对处理后的管卡进行硬度检测，或返回生产厂家进行处理。

安装后光谱复查的重要性：目前部分安装单位在支吊架安装前进行光谱复查，但安装后未复查。为避免部件安装时零部件混淆错用，笔者认为在安装后进行光谱复查是非常有必要的。

安装后拔除锁定销的注意事项：应在整个管系支吊架安装完成后，对支吊架的锁定销逐个进行拔除，部分安装单位为节约时间采用乙炔切割锁定销，造成了以下不利影响：（1）支吊架受力较大的偏离了设计值，给后续的调整工作带来困难；（2）切割中的熔渣及杂物可能会导致支吊架卡涩，造成支吊架工作不正常。为避免上述问题，应通过花篮调节支吊架受力，使锁定销在自由状态下拔出。

管系支吊架调整的关键：在拔出锁定销后应对管系支吊架受力状况进行一次全面检查，如发现与设计状态偏差较大，应进行调整，使之达到或接近设计冷态位置。

2.2机组投运后的监督检查

运行中监督：主要检查支吊架是否受力正常，实际膨胀方向和膨胀量与设计是否基本一致。对每次检查的情况做好记录（按

表1的格式制定检查表），如发现异常应及时采取措施并进行分析。

检修中监督：在机组停运时对支吊架系统进行检查，检查支吊架是否受力正常，并对运行中有疑惑或存在问题的地方做重点检查。在机组首次大修时，应对管道支吊架系统进行全面检查，以宏观检查为主，针对高温高压的部件建议增加硬度检测。将首次大修时的硬度数据和安装前的硬度数据进行比较，如发现硬度异常情况，应作进一步的金相分析确认。结合机组大修，对管道高温高压区域及安全阀附件管道支吊架系统中的管夹、管卡及≥M32的高温螺栓进行宏观检查和硬度检查。运行3～4万h后结合机组大修应再次对管道系统进行全面检查，检查项目与首检相同。此后应在每次大修时对管道支吊架的管部、根部及连接件、弹簧组件、减温器和阻尼器进行全面检查，并做好记录。对检查中不合格的部件应及时进行更换。

3结语

高温高压汽水管道爆破严重影响了发电厂生产的安全性。

管道的安全性问题归根到底是管道的实际应力与其材料强度的问题。众所周知，无论材料强度高低，只要实际应力不超过其强度允许值，材料就不会破坏；而当应力到达或超过材料的强度允许值时，再好的材料也会发生破坏。因此，考虑汽水管道的安全性时不仅要考虑其材料性能，还应考虑管道的实际应力情况。

多年的案例表明，支吊架既是影响管系应力的重要因素，同时也是改善应力的主要手段。管道支吊架系统对管道系统安全运行是非常重要的，每个支吊架对管道的支撑力均由支吊架各零部件承担，尤其是管部部件，因此在管道支吊架系统中我们除了对弹簧的工作状态进行监督外还应该重视一些关键的部件，如管夹、螺栓等。这部分部件出现问题导致的后果远比弹簧工作不正常导致的后果严重，因此，笔者认为对高温高压管道支吊架系统的金属监督工作显得尤其重要。

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参考文献］

［1］DL/T1113—2009火力发电厂管道支吊架验收规程［S］.

［2］DL/T616—2006火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则［S］.

［3］DL/T438—2009火力发电厂金属技术监督规程［S］.

收稿日期：2015?07?22

作者简介：王剑文（1981—），男，江西吉安人，工程师，从事锅炉维护检修、金属焊接技术管理工作。