火力發(fā)電廠鑄造閥門常見缺陷及處理方案

范杰

摘要：本次研究中對火力發(fā)電廠鑄造閥門缺陷的表現(xiàn)形式進(jìn)行了簡要分析，然后根據(jù)裂紋產(chǎn)生的原因、裂紋發(fā)生的部位，對鑄造閥門缺陷的產(chǎn)生原因進(jìn)行了探討，最后簡要分析了各種常見缺陷的處理方法，希望能夠使鑄造閥門的整體使用質(zhì)量與水平得到進(jìn)一步提升。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠 ?鑄造閥門 ?缺陷 ?處理方案

在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平快速發(fā)展的大環(huán)境背景下，電能的需求量明顯增長，也促進(jìn)了電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展。已有數(shù)據(jù)資料中顯示，電力行業(yè)中，機(jī)組裝機(jī)數(shù)量以及裝機(jī)容量的發(fā)展規(guī)模均取得了可觀的成績，機(jī)組設(shè)備的整體質(zhì)量也有一定的提升趨勢，但設(shè)備運(yùn)行中也凸顯出了各種類型的問題。作為壓力管道的主要承壓管件，鑄造閥門的質(zhì)量將直接對整個(gè)壓力管道的運(yùn)行水平產(chǎn)生影響。特別是對于火力發(fā)電廠而言，由于這部分壓力管道所處環(huán)境條件比較特殊（多需要長期處于高溫、高壓狀態(tài)下），且材質(zhì)比較復(fù)雜，規(guī)格分布較廣，導(dǎo)致鑄造閥門存在大量的缺陷。若無法及時(shí)檢測出這些缺陷，采取相應(yīng)的處理策略，則勢必會(huì)給整個(gè)壓力管道乃至系統(tǒng)的運(yùn)行帶來不可逆的后果。因此，火力發(fā)電廠必須將鑄造閥門的缺陷檢測以及處理工作擺在關(guān)鍵性的位置，以圓滿解決此類問題。本文即圍繞該問題展開分析探討。

1 火力發(fā)電廠鑄造閥門缺陷表現(xiàn)形式分析

1.1 由于在火力發(fā)電廠運(yùn)行系統(tǒng)當(dāng)中，所檢驗(yàn)鑄造閥門的閥體氧化皮厚度較大，因此必須嚴(yán)格參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范來展開檢驗(yàn)工作。對于待檢測的部位而言，需要預(yù)先進(jìn)行打磨，直至顯現(xiàn)金屬光澤后再做進(jìn)一步的檢驗(yàn)，避免因厚度過大而造成閥門部分區(qū)域裂紋缺陷漏檢的問題。同時(shí)，在檢驗(yàn)方法的選擇上，為了提高對鑄造閥門外表層檢驗(yàn)的靈敏性，建議以交流磁軛法為首選檢驗(yàn)方法。并且，在正式檢驗(yàn)前還需要進(jìn)行靈敏度試片，通過應(yīng)用反差增強(qiáng) ?劑的方式，提高鑄造閥門被檢測表面的對比度，確保缺陷的檢出率。

1.2 在火電廠運(yùn)行過程中，鑄造閥門還經(jīng)常出現(xiàn)的問題主要是內(nèi)漏、外漏、沖刷、開關(guān)不動(dòng)、振動(dòng)等，其中閥門內(nèi)漏的缺陷發(fā)生頻繁，在消除內(nèi)漏缺陷時(shí)，由于系統(tǒng)不易隔絕，治理有一定難度，由于長期內(nèi)漏不僅導(dǎo)致大量的汽水流失造成經(jīng)濟(jì)損失，還直接影響火力發(fā)電廠內(nèi)部相關(guān)發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的可靠性，也對整個(gè)火力發(fā)電企業(yè)設(shè)備管理的水平產(chǎn)生了直接影響。

2 火力發(fā)電廠鑄造閥門缺陷產(chǎn)生原因分析

結(jié)合火力發(fā)電廠的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)來看，鑄造閥門部件所使用的制造工藝具有一定的特殊性，因此在鑄造過程中容易產(chǎn)生各種缺陷。若閥門部件在鑄造過程當(dāng)中的應(yīng)力水平超過了金屬材料自身所對應(yīng)的強(qiáng)度極限值，則將會(huì)導(dǎo)致鑄造閥門出現(xiàn)裂紋。由于裂紋是一種非常嚴(yán)重的鑄造缺陷，故而需要在鑄造閥門的制造以及使用過程當(dāng)中加以避免。

2.1 根據(jù)裂紋產(chǎn)生原因分析。結(jié)合已有的研究資料來看，對于火力發(fā)電廠而言，所使用的鑄造閥門大多具有規(guī)模較大的特點(diǎn)。在一般工況中，此類鑄造閥門裂紋的產(chǎn)生原因可以歸納為兩種類型：第一是熱性裂紋缺陷，第二是冷性裂紋缺陷。其中，對于熱性裂紋缺陷而言，此類缺陷主要是在鑄造閥門部件凝固后期，接近固相線的高溫狀態(tài)下所產(chǎn)生的。一般來說，熱性裂紋在晶界萌生并沿晶界有一定的擴(kuò)展趨勢，從外觀性狀上來看，熱性裂縫具有粗細(xì)度不均勻，性狀不規(guī)則且彎曲曲折的特點(diǎn)。同時(shí)，鑄造閥門表面裂紋多呈現(xiàn)出氧化色澤，無金屬光澤。在對此類缺陷進(jìn)行處理的過程當(dāng)中，多建議從提高鑄造閥門鑄型以及鑄芯退讓性的角度入手，通過這種方式盡可能的減少鑄造閥門的機(jī)械應(yīng)力水平。同時(shí)，還需要對閥門鑄造過程當(dāng)中的各種雜質(zhì)元素，特別是硫元素含量進(jìn)行嚴(yán)格控制，以防止閥門出現(xiàn)熱脆性較高的問題;而對于冷性裂紋而言，此類缺陷主要是在鑄造閥門部件冷卻過程當(dāng)中所產(chǎn)生的，缺陷發(fā)生部位主要是在拉應(yīng)力集中受力的區(qū)域內(nèi)。結(jié)合已有的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，在閥門鑄造過程當(dāng)中，冷裂紋往往會(huì)穿晶并擴(kuò)展至整個(gè)截面上，且外觀形態(tài)上具有寬度均勻且細(xì)長的特點(diǎn)，多呈直線或折線狀態(tài)。同時(shí)，冷性裂紋的斷口表面多呈現(xiàn)出輕度氧化色澤或泛有金屬性光澤，并且裂紋走向有平滑性特點(diǎn)。

2.2 根據(jù)裂紋發(fā)生部位分析。結(jié)合火力發(fā)電廠的運(yùn)行特點(diǎn)來看，對于鑄造閥門部件而言，常見的裂縫缺陷以熱性缺陷為主。對于熱性裂紋缺陷而言，其可能發(fā)生的部位有三種類型：第一是外部裂紋，第二是皮下裂紋，第三是內(nèi)部裂紋。首先，對于外部裂紋缺陷而言，此類缺陷主要發(fā)生在鑄造閥門兩側(cè)壁交換的熱節(jié)部位，如本次檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)多數(shù)裂紋在閥體肩部及變截面處。裂紋與應(yīng)力方向垂直。是比較典型的晶間裂紋。由于鑄造時(shí)鑄件表面先凝固。裂紋由外向內(nèi)發(fā)展。從這一角度上來說，對于外裂紋缺陷而言，一般難以得到補(bǔ)縮金屬液的自焊補(bǔ);其次，對于皮下裂紋缺陷而言，此類缺陷多隱藏在鑄造閥門的鑄件表皮以下區(qū)域，外觀上來看，此類裂紋較大，且走向比較曲折，通常可以通過磁粉檢測的方式對缺陷進(jìn)行檢測分析，但對于較深的裂紋，磁粉檢測還存在一定的局限性;最后，從內(nèi)部裂紋缺陷的角度上來說，此類裂紋主要形成于閥門鑄件厚大熱節(jié)內(nèi)部，需要在磁粉檢測前預(yù)先對待檢測區(qū)域進(jìn)行打磨處理，以最大限度的提高磁粉檢測的檢驗(yàn)效果。

3 火力發(fā)電廠鑄造閥門缺陷處理方案分析

針對火力發(fā)電廠在實(shí)際運(yùn)行過程當(dāng)中，鑄造閥門所出現(xiàn)的各類缺陷，需要根據(jù)缺陷的實(shí)際情況以及嚴(yán)重程度，采取不同的處理方案，以確保鑄造閥門能夠以穩(wěn)定、可靠的狀態(tài)投入運(yùn)行。根據(jù)已有的工作經(jīng)驗(yàn)來看，鑄造閥門缺陷處理中可采取的技術(shù)方案有以下幾種類型：

第一，針對常見且不嚴(yán)重的鑄造閥門缺陷，可以直接對缺陷部位進(jìn)行打磨，消除裂紋后繼續(xù)投入使用。

第二，針對需要打磨較大深度的鑄造閥門而言，在打磨基礎(chǔ)之上還需要進(jìn)行補(bǔ)焊處理?？紤]到火力發(fā)電廠鑄造閥門使用現(xiàn)場的熱處理工作存在較大難度，則需要優(yōu)先使用鎳基焊條對裂紋缺陷區(qū)域做異質(zhì)冷補(bǔ)焊處理，在補(bǔ)焊后需要及時(shí)做滲透檢驗(yàn)，以達(dá)到滿意的處理效果。

第三，在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，相對于鑄造閥門部件而言，鍛造閥門部件同樣可適用于火力發(fā)電廠的閥門部件應(yīng)用工況。同時(shí)，鍛造閥門的應(yīng)用還能夠最大限度的減少閥門部件制造區(qū)間的缺陷，提高金屬材料的致密性水平，對于減少金屬材料的使用量，縮小閥門部件尺寸，提高閥門自身運(yùn)行可靠性有重要意義。因此，建議針對缺陷嚴(yán)重的鑄造閥門，特別是打磨深度已經(jīng)超過安全壁厚要求的鑄造閥門部件，可將其直接更換為鍛造閥門。

4 結(jié)束語

對于火力發(fā)電廠而言，其熱力系統(tǒng)是由各種熱力設(shè)備，附件，以及管道連接形成的綜合整體。在火力發(fā)電廠的運(yùn)行過程當(dāng)中，閥門部件所發(fā)揮的重要意義是不容小覷的。只有在管道系統(tǒng)中根據(jù)實(shí)際情況布置各類閥門部件，才能夠使管道內(nèi)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)得到有效的控制，為整個(gè)火力發(fā)電廠系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行打下基礎(chǔ)。本文通過針對火力發(fā)電廠鑄造閥門運(yùn)行期間常見缺陷表現(xiàn)以及產(chǎn)生原因的分析，采取了相應(yīng)的處理方案對缺陷進(jìn)行處理，能夠有效提高鑄造閥門的使用壽命，提高整個(gè)系統(tǒng)的使用質(zhì)量，并達(dá)到優(yōu)化鑄造閥門運(yùn)行效益的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瑞東，劉永強(qiáng)，馬征，等.火力發(fā)電廠基建期間鍋爐汽水系統(tǒng)閥門泄漏預(yù)防措施[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，29（3）：107-108.

[2]陳二松，吳楠，程衛(wèi)，等.大型鑄造閥門裂紋超聲波檢測技術(shù)研究[C].//全國冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2013年會(huì)論文集.2013：642-643.

[3]王凱民，付俊杰，李興旺，等.大型火力發(fā)電廠閥門管理實(shí)時(shí)在線系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2014，（3）：56-58，61.

[4]李進(jìn)，謝金土.針對疏水閥門內(nèi)漏原因分析及治理措施[C].//全國火電600MW級機(jī)組能效對標(biāo)及競賽第十五屆年會(huì)論文集，2011：153-157.

[5]徐東升，徐東海，陳軍，等.關(guān)于張家口電廠閥門綜合治理的探討[C].//全國火電300MWe級機(jī)組能效對標(biāo)及競賽第三十九屆年會(huì)論文集，2010：717-721.