水利工程論文-水壓試驗(yàn)閥技術(shù)研究.doc

水利工程論文-水壓試驗(yàn)閥技術(shù)研究摘要：介紹了水壓試驗(yàn)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(yàn)閥的性能，強(qiáng)調(diào)了鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗(yàn)閥在電站工程中的應(yīng)用價(jià)值，指出了水壓試驗(yàn)閥設(shè)計(jì)和制造中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，為水壓試驗(yàn)閥的有效生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：水壓試驗(yàn)閥；堵板閥；鍛焊結(jié)構(gòu)1概述水壓試驗(yàn)閥(堵閥)是一種電站鍋爐常用配套閥門之一，主要安裝在過(guò)熱器出口、再熱器人口及再熱器出口的蒸汽管道上，作為機(jī)組整體水壓試驗(yàn)時(shí)的隔離裝置用。水壓試驗(yàn)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(yàn)閥作為鍋爐機(jī)組整體水壓試驗(yàn)時(shí)的隔離裝置。水壓試驗(yàn)時(shí)，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(yù)緊力。當(dāng)水壓試驗(yàn)介質(zhì)壓力升高時(shí)，在介質(zhì)壓力作用下，閥門達(dá)到可靠密封，而且介質(zhì)壓力越大，密封性能越好。水壓試驗(yàn)完畢后，取出閥瓣組件，裝入導(dǎo)流管組件，此時(shí)，閥門作為管道用，其內(nèi)徑與鍋爐管道內(nèi)徑相同時(shí)，可以消除渦流和擴(kuò)容的影響，減小流阻，并保護(hù)閥座密封面不受沖刷，延長(zhǎng)閥門使用壽命。3結(jié)構(gòu)及選用水壓試驗(yàn)閥主要有堵板式和翻板式二種結(jié)構(gòu)形式，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)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(yàn)閥，型號(hào)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(kāi)環(huán)、試驗(yàn)堵板、支撐板、預(yù)緊螺釘和導(dǎo)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(guò)熱器出口，再熱器人口，出口蒸汽官道上，作為水壓試驗(yàn)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(qiáng)柔性石墨或金屬密封環(huán)的內(nèi)壓自密封結(jié)構(gòu)。當(dāng)機(jī)組整體水壓試驗(yàn)時(shí)，需要用專用扳手調(diào)節(jié)調(diào)整螺釘，給閥瓣提供初始預(yù)緊力，當(dāng)介質(zhì)力作用于閥瓣時(shí)，密封力增加，達(dá)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(yàn)狀態(tài)時(shí)，支撐板和堵板安裝在閥門內(nèi)部，擰緊預(yù)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(yàn)介質(zhì)壓力高低，均可保證密封，滿足對(duì)支撐板一側(cè)管道進(jìn)行試驗(yàn)。待試驗(yàn)結(jié)束，去除堵板，安裝導(dǎo)流管和閥蓋等，此時(shí)閥門作為管道使用，下次水壓時(shí)可再次裝人堵板。堵板式閥門正常使用時(shí)類似于一段管子，閥門流阻可忽略不計(jì)，對(duì)機(jī)組熱效率沒(méi)有任何影響。缺點(diǎn)是試驗(yàn)時(shí)拆卸閥蓋、密封環(huán)等零件，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，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(yàn)閥近年來(lái)，隨著超臨界、超超臨界火電機(jī)組大量投產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)組性能要求不斷提高，為確保鍋爐機(jī)組安全可靠運(yùn)行，閥門的結(jié)構(gòu)也在不斷的改進(jìn)和完善，鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗(yàn)閥的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已成趨勢(shì)。鍛焊結(jié)構(gòu)水壓試驗(yàn)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(jī)加工完成的長(zhǎng)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(wú)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(jī)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(jī)組的大量投產(chǎn)運(yùn)行，電站鍋爐對(duì)管道中水壓試驗(yàn)閥的密封性、可靠性、安全性的要求越來(lái)越高，鍛焊結(jié)構(gòu)閥體較鑄鋼件閥體強(qiáng)度更高，可靠性更好，可確保鍋爐水壓試驗(yàn)的有效性和發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定的運(yùn)作。對(duì)于大容量、高參數(shù)機(jī)組使用的水壓試驗(yàn)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(jìng)爭(zhēng)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(qiáng)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(duì)焊、焊縫檢查的費(fèi)用?？梢愿鶕?jù)企業(yè)設(shè)備能力和運(yùn)營(yíng)狀況，分析其成本，選擇合適的設(shè)計(jì)方案。5設(shè)計(jì)與制造水壓試驗(yàn)閥隨機(jī)組長(zhǎng)期高溫高壓運(yùn)行，而且隨著大容量、空冷、超臨界、超超臨界機(jī)組的增多，水壓試驗(yàn)閥參數(shù)也越來(lái)越高，口徑越來(lái)越大，閥門的可靠性顯得至關(guān)重要。5.1選用標(biāo)準(zhǔn)閥門設(shè)計(jì)制造與驗(yàn)收應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)材料溫度、壓力、閥體壁厚、各種材料選擇、結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度、法蘭尺寸和焊接端等均作了說(shuō)明，對(duì)特殊部位尺寸設(shè)計(jì)、各種檢驗(yàn)項(xiàng)目、檢查方法和判定基準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)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(yàn)與試驗(yàn)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)的GB/T1392792和JB/T90921999，國(guó)際的IS0520893，美國(guó)的APl59896和MSSSP6192，英國(guó)的BS514684和日本的JIS2003-87等，都明確規(guī)定了閥門的檢驗(yàn)和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)壓力，試驗(yàn)用介質(zhì)及檢驗(yàn)持續(xù)的最小時(shí)間等都做了明確的規(guī)定。閥門試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)總體上來(lái)講可以分為兩太體系：一是以ISO520893為主導(dǎo)的普通工業(yè)用閥門的標(biāo)準(zhǔn)體系。如GB/T1392792、MSSSP6192和BS514684。另一是以美國(guó)石油協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)APl59896為主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)體系。如JB/T90921999等。在檢驗(yàn)和試驗(yàn)中。各標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容還是一致的。如強(qiáng)度試驗(yàn)壓力是公稱壓力的1.5倍，液體高壓密封試驗(yàn)為公稱壓力的1.1倍；氣體低壓密封試驗(yàn)約為6bar(0.6MPa)，對(duì)殼體的試驗(yàn)要求是在所持續(xù)的時(shí)間內(nèi)不允許有可見(jiàn)泄漏，非金屬密封的閥門不允許有可見(jiàn)泄漏，試驗(yàn)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(lái)進(jìn)行選擇。對(duì)于600MW以下亞臨界機(jī)組，主蒸汽管道介質(zhì)工作溫度在565以下，水壓試驗(yàn)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(jī)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(yán)重，特別是在熱處理方法不當(dāng)或熱處理不規(guī)范時(shí)，極易產(chǎn)生比較嚴(yán)重的裂紋和延遲裂紋，給設(shè)備安裝、使用、運(yùn)行等帶來(lái)極大安全隱患和困難。WC9有很好的高溫機(jī)械性能，鑄造和焊接性能優(yōu)于Cr2MoV鋼，對(duì)裂紋不敏感，在大量使用中未發(fā)現(xiàn)裂紋等問(wèn)題。再熱器冷段水壓試驗(yàn)堵閥一般選用25、WCB、ZG230450碳鋼材料，600MW超臨界機(jī)組及以上機(jī)組過(guò)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(jī)組過(guò)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(guò)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