高溫高壓電動(dòng)閘閥內漏缺陷處理新方法
2008年4月，某電力有限公司6號機A側電動(dòng)主汽門(mén)因閥門(mén)調整行程過(guò)程中造成閥瓣接觸面的損壞，造成閥門(mén)內漏，嚴重影響機組安全運行，重新購買(mǎi)閥門(mén)更換，造價(jià)高且更換工期長(cháng)，為了盡快處理缺陷，在修復過(guò)程中采用閥芯與閥座現場(chǎng)重新修配方式，大大縮短檢修時(shí)間，同時(shí)為今后同類(lèi)型設備缺陷的處理提供了新的方法和寶貴經(jīng)驗。
某電力有限公司135MW機組為上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的超高壓、中間再熱、雙缸雙排汽、單軸、沖動(dòng)凝汽式汽輪機，主蒸汽額定壓力：13.24MPa，主蒸汽額定溫度：535℃;最高壓力：13.73MPa，最高溫度540℃;最低壓力：12.75MPa，最低溫度：520℃，額定轉速：3000r/min。新蒸汽由兩路(A、B側)經(jīng)電動(dòng)主汽門(mén)、自動(dòng)主汽門(mén)、調速汽門(mén)和4根導管進(jìn)入高壓缸。
主蒸汽電動(dòng)主汽門(mén)使用的是青島電站閥門(mén)廠(chǎng)生產(chǎn)的、型號為Z960Y—2500Lb的電動(dòng)閘閥，由閥門(mén)本體和閥門(mén)執行機構(電動(dòng)裝置)兩部分組成，閥門(mén)本體結構為直通式，閥門(mén)中腔采用自緊密封式結構，閥門(mén)密封面采用楔式彈性單閘板結構形式，閥門(mén)安裝位置與管道垂直，并使閥門(mén)中腔向上，閥門(mén)工作時(shí)，閥瓣處于全開(kāi)或全關(guān)位置，不允許停留在中間位置或當調節閥使用。閥門(mén)外形尺寸及主要技術(shù)參數見(jiàn)表1，主要零部件及材料見(jiàn)表2，結構如圖1所示。
1、事故經(jīng)過(guò)
2008年4月，該廠(chǎng)電氣工作人員對#6機A側電動(dòng)主汽門(mén)電動(dòng)裝置進(jìn)行更換，并對更換的新電動(dòng)裝置重新進(jìn)行閥門(mén)行程調整。由于新更換的電動(dòng)裝置轉圈數較大，采用手動(dòng)開(kāi)關(guān)閥門(mén)后再整定的方法無(wú)法進(jìn)行，決定將行程方法調整為：“先由電氣人員調小電動(dòng)裝置過(guò)力矩，現場(chǎng)先電動(dòng)操作開(kāi)、關(guān)閥門(mén)，臨到位后停止，再手動(dòng)開(kāi)、關(guān)閥門(mén)到位，進(jìn)行行程位置整定”。
圖1 電動(dòng)主汽門(mén)結構圖
閥門(mén)行程位置整定后，進(jìn)行閥門(mén)電動(dòng)試開(kāi)關(guān)，在閥門(mén)試開(kāi)關(guān)過(guò)程中，工作人員發(fā)現門(mén)桿溫度有升高現象，電動(dòng)裝置過(guò)力矩動(dòng)作，工作人員經(jīng)檢查發(fā)現，閥門(mén)門(mén)桿螺紋套卡澀在門(mén)桿上，閥門(mén)處于半啟閉狀態(tài);隨即對該閥門(mén)進(jìn)行解體檢查發(fā)現：閥桿與門(mén)桿螺紋套卡死，閥桿已彎曲變形，門(mén)桿螺紋套被損壞，閥瓣與閥座密封面(機側)有較深的拉傷，閥瓣與閥座接觸上部?jì)蓚染霈F0.6~1.2mm左右的間隙。
2、原因分析
當閥門(mén)在行程整定后，進(jìn)行電動(dòng)關(guān)閉時(shí)，由于關(guān)閉行程開(kāi)關(guān)未起作用，行程到位后未停止，在閥門(mén)關(guān)閉過(guò)緊情況下，繼續關(guān)閉閥門(mén)，由于新更換的電動(dòng)裝置轉圈數大，電動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)較為省力(銘牌標手輪轉圈數為250圈，理論上電動(dòng)裝置轉250圈，閥門(mén)門(mén)桿螺牙才轉動(dòng)一圈)，造成過(guò)力矩不動(dòng)作;當閥門(mén)關(guān)閉至不能再關(guān)時(shí)，過(guò)力矩才動(dòng)作，門(mén)桿因閥門(mén)過(guò)緊而造成彎曲;閥瓣(楔型單閘板)造成錐面上部受擠壓變形，使閥瓣與閥座接觸后上部形成間隙;閥瓣與閥座密封面表面有拉傷痕跡。
當電動(dòng)重新開(kāi)啟閥門(mén)時(shí)，由于電動(dòng)裝置的轉圈數大，電動(dòng)機負載小，電動(dòng)仍能將閥瓣從閥座中拉出，門(mén)桿螺紋套溫度升高，最終造成閥桿與門(mén)桿螺紋套在門(mén)桿彎曲處卡澀，電動(dòng)裝置過(guò)力矩動(dòng)作停止。
3、處理方法
根據閥門(mén)損壞的情況，更換了閥門(mén)門(mén)桿及門(mén)桿螺紋套，對閥座及閥瓣密封面進(jìn)行研磨修復，進(jìn)行復裝后發(fā)現密封面上部接觸位置靠鍋爐側竟有1.2mm的間隙，汽機側也有0.6mm的間隙，也就是說(shuō)閥座與閥板的錐度已嚴重不符，影響了閥門(mén)的嚴密性，造成閥門(mén)內漏。購買(mǎi)的閥瓣備件也與閥座錐度不相符，這個(gè)致命性的缺陷預示著(zhù)閥門(mén)有可能面臨報廢情況，需更換整個(gè)閥門(mén)才能解決，而更換閥門(mén)需要較長(cháng)的工期和費用。
為了解決該缺陷，只有考慮現場(chǎng)對閥門(mén)進(jìn)行修復，由于主蒸汽電動(dòng)主汽門(mén)是單閥板楔形閘閥，那么要解決問(wèn)題只有將閥瓣修配成與閥座相同的錐度。要進(jìn)行修配，必須精確測量出錐度。如何測量出錐度呢?采用量具測量由于閥門(mén)內部深，人的手很難夠到閥座底部，這樣就無(wú)法準確測量出閥座的高點(diǎn)和低點(diǎn)，以及所測點(diǎn)的距離，也就無(wú)法精確測量出閥座的錐度，經(jīng)過(guò)沉思熟慮后，為修復該閥門(mén)工作制定了施工方案。
步驟1：為了解決閥座與閥瓣的錐度測量問(wèn)題，先制作出兩個(gè)略大于閥瓣的閘板模型，然后垂吊于閥座接觸面，中間用四根小鐵棒撐開(kāi)閘板模型使其完全與閥座接觸，用電焊將四根小鐵棒與兩塊模型均勻施焊牢固，待冷卻后取出，用量角器測量出閘板模型的錐度。
步驟2：將閥瓣根據閥板模型的錐度進(jìn)行車(chē)削，將車(chē)削好的閥瓣放入閥座內進(jìn)行修配，修配時(shí)可采用紅丹接觸的方法;當錐度基本相同時(shí)，在閥瓣的內凹面也車(chē)一個(gè)相同的錐度面，用作密封面堆焊后車(chē)削的基準面。
步驟3：對閥瓣密封面進(jìn)行堆焊。堆焊的焊條可根據閥門(mén)所使用的溫度進(jìn)行選擇，閥門(mén)用于堆焊的焊條有半鐵素體高鉻鋼和鉻鎳硅鉬兩大類(lèi)，主要用于工作溫度低于600℃的高壓閥門(mén)的密封面堆焊;或采用鈷基硬質(zhì)密封堆焊焊條：D802、D812。
在焊接過(guò)程中進(jìn)行分段焊接，防止焊接溫度過(guò)高造成閥瓣變形。堆焊工作及工作條件十分復雜，堆焊時(shí)必須根據不同要求選用合適的焊條。不同的工件和堆焊焊條要采用不同的堆焊工藝，才能獲得滿(mǎn)意的堆焊效果。
D802、D812鈷基堆焊焊條焊接時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：①焊前焊條須經(jīng)200℃左右烘1小時(shí)以上再施行焊接;②焊時(shí)盡可能采用短弧，并且焊條與工件保持垂直;③根據閥瓣的大小和母材的種類(lèi)選擇經(jīng)300℃～600℃預熱，焊接時(shí)宜采用小電流短弧;④焊后應在600℃～700℃回火1小時(shí)后再緩冷或將工件立即放入干燥和熱的沙箱內或草灰中緩冷，以避免裂紋;⑤堆焊層須經(jīng)粗磨，如發(fā)現缺陷時(shí)，按上述步驟進(jìn)行焊補及緩冷。
修配時(shí)的注意事項：閥瓣密封面堆焊的厚度需保證經(jīng)車(chē)削后不低于4mm，閥瓣密封面焊好后，在車(chē)床根據預留的基準面進(jìn)行粗車(chē)，粗車(chē)后進(jìn)行金屬著(zhù)色滲透探傷檢查密封面焊接情況(有無(wú)裂紋和麻點(diǎn))，如不合格，進(jìn)行車(chē)削后要重新按焊接工藝工序進(jìn)行補焊，直至合格為止。合格的閥瓣需再進(jìn)行密封面的硬度檢查，硬度應不低于HRC45°，同一密封面的硬度差不大于HRC2°。當硬度不合格時(shí)，可先進(jìn)行車(chē)床精車(chē)，精車(chē)好的閥瓣要在現場(chǎng)與閥座重新進(jìn)行修配，可采用透光法、紅丹接觸、煤油滲漏的方法檢查錐度的差距，并可采用研磨和車(chē)削的精細方式逐步逐步進(jìn)行修配直至合格為止，再對合格后的閥瓣進(jìn)行熱處理以提高其硬度。
4、結束語(yǔ)
#6機A側電動(dòng)主汽門(mén)修復好后，經(jīng)鍋爐水壓試驗和開(kāi)機蒸汽試驗檢查均沒(méi)有出現內漏現象，這個(gè)威脅機組安全運行的缺陷終于得到了徹底解決。
通過(guò)對閥門(mén)進(jìn)行的檢修，該廠(chǎng)總結出了一套新的修配方法和工藝，該修配方法不僅為該廠(chǎng)節省了大筆開(kāi)支和時(shí)間，同時(shí)也解決了楔形單閘板閥門(mén)不能單獨更換閥瓣的技術(shù)難題，為以后處理同類(lèi)型設備缺陷提供了寶貴的經(jīng)驗。
