600 MW亞臨界機(jī)組金屬技術(shù)監(jiān)督工作的探討

陳 國(guó)

（國(guó)華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612）

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，大容量、高參數(shù)的發(fā)電機(jī)組日益增多，發(fā)電廠金屬設(shè)備因金屬專(zhuān)業(yè)問(wèn)題導(dǎo)致事故造成的損失愈來(lái)愈大，金屬監(jiān)督對(duì)保障機(jī)組安全穩(wěn)定的作用也愈來(lái)愈重要，同時(shí)，也對(duì)金屬監(jiān)督工作提出了愈來(lái)愈高的要求。

火電機(jī)組受監(jiān)督范圍內(nèi)的金屬部件都在高溫、高壓和腐蝕性介質(zhì)作用下長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)發(fā)生金屬材料組織和性能的變化，甚至可能引起某些金屬部件的失效，一旦金屬部件失效就會(huì)引起事故，直接影響到發(fā)電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為了防止金屬設(shè)備事故的發(fā)生，做好防患措施，必須加強(qiáng)金屬技術(shù)監(jiān)督工作。

1 金屬技術(shù)監(jiān)督難點(diǎn)分析

火力發(fā)電廠受監(jiān)的金屬部件一般分成七大類(lèi)：主蒸汽管道，高溫再熱蒸汽管道，給水管道和聯(lián)箱，汽包和鍋爐受熱面管子，汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，大型鑄件、高溫螺栓，焊接質(zhì)量監(jiān)督和金屬材料等，具有監(jiān)督范圍廣、監(jiān)督項(xiàng)目多、出現(xiàn)事故影響大、部分設(shè)備不易監(jiān)督的特點(diǎn)。主要存在以下難點(diǎn)。

1.1 監(jiān)督工作量大、涉及面廣

火電機(jī)組由各種金屬部件組成，涉及發(fā)電廠的各個(gè)專(zhuān)業(yè)和各個(gè)部位，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、焊口多、異質(zhì)鋼接頭多、隱蔽焊縫多，鋼種復(fù)雜，管理工作量大、難點(diǎn)多。以某600 MW亞臨界機(jī)組為例，經(jīng)統(tǒng)計(jì)有近7萬(wàn)只焊口，其中異種鋼焊口有近2萬(wàn)只，鋼種近20種，且很多是進(jìn)口鋼材，其監(jiān)督難度之大可想而知。

發(fā)電廠金屬部件損壞事故往往都涉及到設(shè)備結(jié)構(gòu)的合理性，設(shè)備的選材、材料本身的冶金特點(diǎn)，制造與安裝質(zhì)量，運(yùn)行水平，檢修與改造過(guò)程中的工作，以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工作質(zhì)量等，這些都有可能影響到金屬部件的安全穩(wěn)定性與使用壽命。因此，要保障受監(jiān)范圍內(nèi)的金屬部件能夠安全使用，保證機(jī)組安全運(yùn)行，決不僅僅是金屬專(zhuān)業(yè)的工作，而需要與鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)、材料供應(yīng)、焊接、金屬測(cè)試等專(zhuān)業(yè)相互配合，共同把工作做好。

1.2 金屬部件組織變化復(fù)雜

火力發(fā)電廠高溫金屬部件長(zhǎng)期在高溫和應(yīng)力下運(yùn)行，其金屬材料會(huì)發(fā)生一系列與常溫下工作的機(jī)械部件完全不同的變化。例如，高溫高壓蒸汽管道和過(guò)熱器管道經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，會(huì)發(fā)生管徑的增大、鋼材強(qiáng)度降低等蠕變變形和相應(yīng)的組織性質(zhì)變化。主蒸汽管道或過(guò)熱器管道隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，強(qiáng)度會(huì)有所降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生爆管事故。又如，高溫高壓螺栓在運(yùn)行中，會(huì)發(fā)生初緊應(yīng)力隨時(shí)間的推移而減小，汽密性降低，法蘭會(huì)產(chǎn)生漏汽。再如，汽輪機(jī)葉片在高溫運(yùn)行中，不但要考慮高溫強(qiáng)度，而且還必須考慮鋼材的疲勞性能。汽輪機(jī)葉片在運(yùn)行一段時(shí)間后由于高溫和應(yīng)力的長(zhǎng)期作用，葉片會(huì)發(fā)生蠕變變形，間隙會(huì)變得不夠，將影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行等。如果對(duì)這些現(xiàn)象與變化規(guī)律不掌握，就無(wú)法保證發(fā)電機(jī)組金屬部件的安全運(yùn)行。

無(wú)論奧氏體鋼或珠光體鋼，在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行中，不但會(huì)發(fā)生蠕變、斷裂、高溫氧化和應(yīng)力松弛等形變過(guò)程，而且還會(huì)發(fā)生一些內(nèi)在的組織和性質(zhì)的變化。這一點(diǎn)和室溫下使用的鋼材完全不同，在室溫條件下，鋼的組織和性質(zhì)一般較穩(wěn)定，不隨使用時(shí)間而改變。鍋爐、汽輪機(jī)高溫部件所用鋼材在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)發(fā)生組織性質(zhì)變化，主要有：珠光體的球化和碳化物的聚集；碳鋼和鉬鋼石墨化；熱脆性；合金元素在固溶體和碳化物相之間的重新分配；金屬在高溫下的氧化與腐蝕，產(chǎn)生氧化皮堵塞管道導(dǎo)致爆管等。

1.3 異種鋼焊接接頭的早期失效傾向明顯

鍋爐具有近萬(wàn)只鐵素體熱強(qiáng)鋼與奧氏體鋼組成的異種鋼接頭，如主蒸汽管道溫度套管焊縫，存在著明顯低于平均壽命的早期失效現(xiàn)象。對(duì)異種鋼早期失效的現(xiàn)象經(jīng)過(guò)幾十年研究，雖然也探索出使用鎳基填充材料，可減少接頭在升溫降溫時(shí)的熱應(yīng)力，但迄今還不能說(shuō)找到可以完全避免這種現(xiàn)象發(fā)生的方法。

1.4 金屬技術(shù)監(jiān)督工作開(kāi)展難度大

過(guò)去發(fā)電廠一般設(shè)有金屬室，參與人員多，監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)組成健全，形成完整的三級(jí)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)；而現(xiàn)在往往只設(shè)有1名金屬監(jiān)督人員，負(fù)責(zé)機(jī)組的金屬檢驗(yàn)、焊接、監(jiān)督等全過(guò)程管理，而相關(guān)專(zhuān)業(yè)的支持也較弱，工作開(kāi)展難度較大。

2 建立健全金屬技術(shù)監(jiān)督管理體系

要健全金屬技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)模式，這是開(kāi)展金屬技術(shù)監(jiān)督管理的有效方法之一。一般發(fā)電廠在生產(chǎn)管理部門(mén)設(shè)金屬監(jiān)督專(zhuān)職人員，在總工程師領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行金屬技術(shù)監(jiān)督的各項(xiàng)管理工作，建立金屬技術(shù)監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，組織檢修、運(yùn)行、鍋爐、汽機(jī)、化學(xué)、金屬測(cè)試、物資供應(yīng)、焊接、物資倉(cāng)庫(kù)等部門(mén)人員，負(fù)責(zé)相應(yīng)的日常監(jiān)督工作，形成群防群控的局面。

在金屬監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)中，各專(zhuān)業(yè)相互協(xié)同，共同做好金屬監(jiān)督工作。鍋爐專(zhuān)業(yè)主要任務(wù)是加強(qiáng)受監(jiān)設(shè)備和部件的檢查、巡視，防止超溫超壓；汽機(jī)專(zhuān)業(yè)做好轉(zhuǎn)動(dòng)部件監(jiān)督；化學(xué)專(zhuān)業(yè)控制好汽水品質(zhì)，做好防腐防結(jié)垢工作；材料供應(yīng)部門(mén)，做好鋼材、鋼管和備品配件的質(zhì)量驗(yàn)收、保管和發(fā)放工作，嚴(yán)防錯(cuò)收錯(cuò)發(fā)；焊接專(zhuān)業(yè)要把好焊接質(zhì)量和熱處理關(guān)，金屬檢驗(yàn)人員負(fù)責(zé)做好金屬測(cè)試、檢驗(yàn)工作。正是依靠網(wǎng)絡(luò)中的各專(zhuān)業(yè)在日常工作中分頭把關(guān)，在網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)中互通信息，相互配合，共同分析、研究和解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，才能使金屬監(jiān)督工作落實(shí)到位，從而保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 形成具有特色的金屬監(jiān)督管理方法

3.1 工作流程的合理性

從有利于專(zhuān)業(yè)管理、可操作性等方面入手，本著方便管理、過(guò)程監(jiān)督的要求，簡(jiǎn)化工作流程，保證工作流程的合理性；制定制度時(shí)，特別注意持續(xù)改進(jìn)，使流程更具合理性；在充分借鑒兄弟單位專(zhuān)業(yè)管理規(guī)定的基礎(chǔ)上，修訂和完善了專(zhuān)業(yè)管理制度，使專(zhuān)業(yè)制度更加符合實(shí)際、貼近生產(chǎn)、方便操作，實(shí)行扁平管理。另外，要及時(shí)完成年度新規(guī)程規(guī)范的更新整理工作，保證專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)性、有效性、適用性。

堅(jiān)持按照技術(shù)監(jiān)督全過(guò)程管理要求開(kāi)展工作，及時(shí)召開(kāi)金屬專(zhuān)業(yè)工作分析、月度總結(jié)會(huì)議，傳達(dá)最新專(zhuān)業(yè)動(dòng)態(tài)，總結(jié)專(zhuān)業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，并適時(shí)開(kāi)展金屬專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，普及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，提高網(wǎng)員技術(shù)水平。

3.2 工作的前瞻性

金屬監(jiān)督專(zhuān)職人員應(yīng)多層次多渠道與兄弟單位、省電科院和技術(shù)中心聯(lián)系，了解金屬監(jiān)督工作計(jì)劃，受監(jiān)設(shè)備的薄弱點(diǎn)及處理辦法，找到類(lèi)同點(diǎn)，以為我所用。目前，該發(fā)電廠已收集了20多家發(fā)電廠或電科院的機(jī)組檢修管理資料，發(fā)現(xiàn)機(jī)組的蒸汽管道、聯(lián)箱角焊縫、聯(lián)箱手孔、大管道三通等存在薄弱點(diǎn)，從而有針對(duì)性地開(kāi)展檢查。

3.3 加強(qiáng)檢修中的金屬監(jiān)督工作

機(jī)組檢修前，根據(jù)定期檢修項(xiàng)目、金屬監(jiān)督規(guī)程的技術(shù)要求等，結(jié)合機(jī)組實(shí)際情況，一般把金屬監(jiān)督項(xiàng)目分為金屬監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目（以金屬監(jiān)督規(guī)程為主）、非標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目、缺陷和隱患治理項(xiàng)目（以同類(lèi)機(jī)組薄弱環(huán)節(jié)、以往發(fā)生的缺陷類(lèi)推性檢查為主）、預(yù)防性檢查項(xiàng)目、檢修改造項(xiàng)目和其他如基建遺留缺陷項(xiàng)目等，努力做到不漏項(xiàng)丟項(xiàng)，應(yīng)檢必檢，保障機(jī)組健康水平。近年來(lái)，對(duì)機(jī)組發(fā)生的金屬監(jiān)督范圍內(nèi)的設(shè)備缺陷，均做了預(yù)防性的檢查，對(duì)缺陷進(jìn)行了及時(shí)處理，有效避免設(shè)備由“缺欠”擴(kuò)大為“事故”。

3.4 提高監(jiān)督范圍內(nèi)的設(shè)備健康水平

根據(jù)隱患分級(jí)管理的原則，把浙江省內(nèi)同類(lèi)機(jī)組出現(xiàn)的設(shè)備事故，以及該機(jī)組以往出現(xiàn)的事故一起列為“專(zhuān)業(yè)控制隱患”，作為重點(diǎn)監(jiān)督項(xiàng)目，放到月度總結(jié)中，時(shí)時(shí)提醒，并合理安排到機(jī)組檢修中。

在隱患治理中，特別注意及時(shí)跟蹤檢查，以檢驗(yàn)治理效果。在所列的十幾項(xiàng)隱患中，都根據(jù)檢修計(jì)劃分步實(shí)施了第二次復(fù)查，以保證隱患治理的有效性和徹底性。

3.5 保證現(xiàn)場(chǎng)難題解決的有效性

專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)注重理論研究工作，開(kāi)展鍋爐奧氏體、珠光體、鐵素體等異種鋼焊接接頭的壽命研究。生產(chǎn)實(shí)踐中，要注意理論與實(shí)際相結(jié)合，積累豐富的處理現(xiàn)場(chǎng)疑難問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。如處理機(jī)組再熱器放空管處管道裂紋、給水管道條形層間未焊透、低壓隔板靜葉損傷焊補(bǔ)等缺陷；進(jìn)行主、再熱蒸汽管道蒸汽取樣管、放空管座改造，機(jī)組高溫高壓疏水集塊更換，溫度套管角焊縫改造效果跟蹤檢查等隱患治理工作。針對(duì)鋼種性能、焊接性、剛度、厚度、處理的難易程度、檢修時(shí)間和設(shè)備狀態(tài)等要求，采用不同的冷焊、熱焊、半熱焊、同質(zhì)異質(zhì)焊接等工藝方法，有效解決現(xiàn)場(chǎng)焊接難題。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某600 MW亞臨機(jī)組金屬技術(shù)監(jiān)督的難點(diǎn)分析，探索了發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督工作的要點(diǎn)，形成以制度為指導(dǎo)，以隱患和金屬部件薄弱環(huán)節(jié)治理為重點(diǎn)，以預(yù)防性檢查為手段，以有效消除缺陷、保障受監(jiān)部件安全為目的的金屬監(jiān)督專(zhuān)業(yè)管理方法。該機(jī)組自2006年投產(chǎn)以來(lái)，極少發(fā)生金屬監(jiān)督范圍內(nèi)設(shè)備事故。在各次機(jī)組檢修中，專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)上述金屬監(jiān)督管理方法，大大降低了設(shè)備事故概率，有效地提高了設(shè)備健康水平，保證了機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。