火电厂管道系统带压堵漏技术与应用.pdf

内 蒙 古 电 力 技 术 l N N E R M 0N G 0L I A E L E C T R I C P O WE R 2 0 1 2 年第3 0 卷第6 期 火电厂管道 系统带压堵漏技术与应 用 魏 观为 ， 元宝山发电有限责任公司 凌智学 ，内蒙古赤峰0 2 4 0 7 0 摘要 针对某火电厂 3 号锅炉过热器 I 级喷水 电动 门后放 水阀管座焊缝 出现裂纹且泄漏 严重的问题进行分析， 确定泄漏原因为焊接带受损破裂。结合实际情况决定采用注入密封剂 带压堵漏技术对其进行维修 。通过夹具厚度计算确定选 用厚度为 2 5 mm Q 2 3 5 一 c钢板制成 的管道夹具， 通过紧固螺栓载荷计算确定选用牌号为3 5 C r M o 、 强度为8 ． 8 级的M 2 7 高强度螺 栓， 同时确定了夹具各部尺寸及注剂孔的位置。采用该技术进行堵漏后未发生二次泄漏事件 或诱发机组其他不良反应 ， 为火电厂管道、 阀门系统泄漏事故的处理提供 了借鉴。 关键词 火电厂管道系统； 管道泄漏； 带压堵漏； 夹具设计； 紧固螺检栽荷 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 2 0 60 0 6 8 0 3 P r e s s u r e I n j e c t a n t S e a l i n g L e a k a g e t o P o w e r P l a n t P i p i n g S y s t e m a n d I t s Ap p l i c a t i o n W e i Gu a n we i ，Li n g Zh i x u e Y u a n b a o s h a n P o w e r G e n e r a t i o n C o m p a n y L i mi t e d ，I n n e r M o n g o l i a C h i f e n g 0 2 4 0 7 0 Ab s t r a c t An a l y s i s o n we l d c r a c k s a t t h e t u b e s o c k e t o f wa t e r d r a i n v a l v e ，w h i c h wa s b e h i n d s p r a y e l e c t r i c v a l v e I o f b o i l e r h e a t e r 3 i n a t h e r ma l p o w e r p l a n t ，a n d s e r i o u s l e a k b e c a u s e o f w e l d j o i n t d a m a g e a n d fr a c t u r e ．C o mb i n e d w i t h t h e a c t u a l s i t u a t i o n ，d e c i d e d t o i n j e c t i o n s e a l a n t w i t h p r e s s u r e p l u g g i n g t e c h n o l o g y t o s o l v e t h e p r o b l e m．T h e p i p e c l a m p w a s ma d e f r o m t h e 2 5 m m- t h i c k Q 2 3 5 - C s t e e l b a s e d o n t h e t h i c k n e s s c a l c u l a t i o n o f i t s ， a n d c h o o s e M2 7 h i g h s t r e n g t h b o l t s ，w h o s e ma t e r i a l w a s 3 5 Cr Mo a n d s t r e n gth g r a d e wa s 8 ． 8 ，b a s e d o n t h e l o a d c a l c u l a t i o n o f f a s t e n i n g b o l t ，a t t h e s a me t i me ，d e t e rm i n e t h e c l a mp S s i z e o f e v e r y p a r t a n d t h e p o s i t i o n o f i n j e c t i o n h o l e ．A f t e r u s i n g t h i s t e c h n o l o g y ，t h e r e w a s n o s e c o n d a r y l e a k a c c i d e n t a n d t h e s e t d o e s n o t a l s o a p p e a r a n y a d v e r s e r e a c t i o n s ．S o i t c a n p r o v i d e a r e f e r e n c e f o r h a n d i n g o f l e a k a c c i d e n t o f p i p e s y s t e m a n d v a l v e s y s t e m i n i t h e rm a l p o we r p l a n t ． Ke y w o r d s p o w e r p l a n t p i p i n g s y s t e m；p i p e l i n e l e a k a g e ；p l u g t h e l e a k u n d e r p r e s s u r e ； ； fi x t u r e d e s i g n ；f a s t e n i n g b o l t l o a d ； 0 引言 火电厂中管道、 阀门主要用于输送及控制管道 内的流通介质 。阀门的泄漏 常发生在 阀杆填料处 、 法兰密封及阀体密封等部位 ， 管道泄漏常发生在焊 F I 、 弯头 、 三通等处。正常运行的设备一旦发生泄 漏， 将直接危及人身及设备的安全。如长期泄漏还 会造成阀杆冲刷、 密封面损坏 、 管道焊口开裂、 设备 损坏等事故， 严重影响电厂安全生产。带压堵漏技 术 自上世纪末应用于管道 阀门泄漏事故 的处理 以 来， 经相关科研单位及生产单位的技术改进” ， 现 已成为 比较成熟 、 应用广泛 的泄漏处理技术 ， 在火 f 收稿 日期】2 0 1 2 0 8 0 2 f 作者简介J魏观为 1 9 7 8 一 ， 男， 福建人， 学士 ， I 程师， 从事电厂锅炉检修 l 作。 2 0 1 2 年第3 0 卷第6 期 魏观为， 等 火电厂管道系统带压堵漏技术与应用 电厂各 类泄漏事故处理 中应用效果 良好 。本文 以 某大型火电厂机组管路泄漏事故为例 ， 介绍了带压 堵漏技术在该次检修中的应用效果， 为火电厂处理 管道、 阀门系统同类泄漏事故时提供借鉴。 l 工程概况 某 大型火 电厂 3 号锅炉是引进美 国C E公司燃 烧技 术 ， 由哈尔滨锅炉厂制造 的型号为 HG 一 2 0 0 8 1 8 ． 2 一 HM3 的亚 临界一次 中间再热控制循环汽包锅 炉 ， 配备6 0 0 M W汽轮机组发电。机组运行期间， 该 电厂 3 号锅炉过热器 I级喷水电动 门后放水阀管座 焊缝 出现裂纹 ， 泄漏严 重 。据现场勘查 ， 泄漏系统 为过热器 I 级喷水系统， 主管道直径 1 6 8 m m， 壁厚 2 2 m m， 放 水 管 直 径 3 2 mm， 厚 5 mm， 工 作 温 度 1 7 1℃． 设 计压力 2 2 MP a 。泄漏部位为过热器 I级 喷水电动门放水管座根部 见图 1 。如果停机维修 泄漏 管道 ， 势必增加 电厂停机次数 ， 降低机组利用 率 ， 因此采取带压堵漏技术对泄漏管道进行维修 。 图 1 泄漏位置示意图 2 裂缝成因分析 口 经现场检查 ， 确定泄漏部位为喷水电动门出口 端。当喷水管处于喷水状态时， 泄漏部位的管壁处 于非平衡 内水压力状 态 ， 此时管壁环 向应力在 开 裂位置会产 生较 大的不平衡切 向力 。采用焊接方 式可增加管壁厚度， 有效降低由于喷水管局部开口 产生 的环 向不平衡 力 。但如果焊接 区未 达到焊接 技术要求 例如焊件未焊透 、 焊缝 中存在夹渣 、 气 孔 、 裂纹等 ， 就会留下 焊接部位重新泄漏的隐患 。 同时 ， 由于管道焊接部位会产生温度变形， 如果这 种变形与相邻管材变形不协调， 会产生焊接残余应 力。该应力可能与管道内压产生的应力叠加， 形成 超过材料强度的局部峰值应力， 导致构件局部发生 破坏 ， 诱发局部 裂纹 。综 上可知 ， 此次泄漏部位的 裂纹属焊接带受损破裂， 决定采用带压堵漏技术进 行维修。 3 带压堵漏工作原理 目前常用的带压堵漏方法有注入密封剂堵漏 、 带压焊接堵漏、 有害介质带压堵漏及其他特殊堵漏 技术 如本体冷冻堵漏等 。结合本次电厂泄漏事 故现场条件 、 泄漏部位及 上述方法 的使用 范围 ， 初 步确定选用注入密封剂堵漏技术 。 该 技术的基本原理为 利用特制 的夹具 ， 密封 注剂及专用液压工具， 在泄漏处外部建立一个新的 可靠 密封 腔室 ， 从 而实现 动态条件下 的再密封 ， 密 封注剂在人为外力的作用下被强行注射到夹具与 泄漏处表面所形成的密封腔室内 ， 可迅速弥补各种 复杂 的泄漏缺 陷， 在 注剂压力远远大于泄漏介质压 力的条件下， 泄漏被强行止住。密封注剂 自身能够 维持一定的工作密封比压， 并在短时间内， 由塑性 体转变为弹性体， 形成一个坚硬的、 富有弹性的、 新 的密封结构， 达到重新密封的目的 。图2 为注剂式 带压堵漏技术原理 图。 图2 注剂式带压堵漏技术原理图 4 带压堵漏工艺设计 带压堵漏工艺设计， 严格意义上包括密封夹具 材料选择及构造设计 、 紧固螺栓强度校核以及切实 可行 的操作工艺 。 4 ． 1 夹具厚度计算 密封 夹具是注剂式带压密封技术 的主要组成 部分， 是固定在泄漏缺陷外部与泄漏部位间的金属 构件，可形成新的密封空腔用于包容密封剂、 承受泄 漏介质压力和注射密封剂压力的受压元。根据现 场勘测结果及介质的温度和压力， 选用固定夹具结 构见图3 。由文献[ 6 ] 查得常温下Q 2 3 5 一 c 钢板的最 低抗拉强度 3 7 0 M P a ， 屈服应力 2 3 5 M P a ， 依据 夹具强度计算公式确定夹具厚度， 计算公式如下。 7 0 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 2 年第3 0 卷第6 期 X P ， 1 2 ] 一 ～’ ⋯ 式 中s 一夹具设计厚度 ， m m； 一 夹具设计 内压力 ， P 2 2 ． 0 M P a ； D 一夹具 内径 ， D。 d 2 b ， 其 中b 为设 计夹具 空腔高度 ， b l 1 mm， D内 1 9 0 mm； 【 卜一 材料许用应力 ， [ 1 1 2 3 - 3 MP a ； c 一厚度附加量， 考虑到系统压力较高， 取c 6 ． 0mm ； ‘D 一焊接系数， 因夹具尺寸可以整体下料不 需组焊 ， 取 1 ． 0 。 通过强度计算 ， 选用 Q 2 3 5 一 C钢板制 成的管道 夹具 ， 厚度为2 5 mm。 4 ． 2 紧固螺栓设计 1 夹具紧同螺栓所承受的载荷是检修期密 封腔室 内的密封剂挤压力 ； 在 正常运行期 ， 是系统 压力作用在夹具上的合力。紧固螺栓载荷可按 2 式计算 。 F P D t， 2 J ， 式 中 一夹具宽度 ， ￡ 1 0 0 mm； d 一 同紧螺栓直径 ， mm； F 一单个螺栓 的载荷力 ， F F i n ， n 4 ， 为螺 栓个数 ， MP a tur n 1 选取为 1 9 6 MP a 。 根据公式 2 、 3 ， 计算 出螺栓直径 d 2 6 ．4 l l l m， 故选 用牌号 为 3 5 C r Mo 、 强度为 8 ． 8 级的 M2 7高 强度螺栓 。最后确定夹具各部分尺寸及注N4 L 的 位置 ， 见 3 。 2 依据 上述计算确定 的夹具厚度及 固紧螺 丝型号 ， 选择尺寸匹 配的夹具 ， 先将夹具所有 注剂 孑 L 安装 上注射 阀， 并都处于“ 开” 状态 ； 再安装夹具 ， 紧固夹具螺栓。按 0 。 操作法 向夹具密封腔室内注 入 1 3 号密封剂 ， 保证注射压力 ≤2 2 MP a ， 最终填满 密封腔室 即可。经 6～8 h 后 ， 密封剂凝 固成弹性体 状态后， 管道带压堵漏维修完毕。 4 - 3 堵漏后效果 经带压堵漏后 ， 管道漏泄问题得到解决 ， 有效 防止了凶管道漏泄增大造成人身伤害或机组停炉 事故的发生 。机组运行半年后 ， 锅炉运行稳定 ， 泄 漏部位未发生二 次漏泄。经分析 ， 本 次采用带压堵 漏技术 避免 了机 组事故停 机 ， 直接经 济效益约 为 l 2 0 万 元 5 结论 图3 堵漏夹具示意图 单位 mm 带压堵漏技术在火电厂管道 、 阀门泄漏事故处 理方面， 具有操作简便快捷、 安全可靠 、 成本低、 效 益高等特点 ， 将传统 的停机 、 待机维修转变 为不停 机维修 ， 明显减少因管路 阀门等泄漏事故造成的非 计 划停机次数 ， 经济效益可观 。带压堵漏技术在火 电厂泄漏事故 中具有极高的使 用和推广价值。今 后应在封堵材料耐久性方面 、 夹具快速加工工艺研 发方面进行深入研究 ， 逐步完善这项技术 ， 使其在 火电厂安全运行中发挥更大的作用。 参考文献 ⋯ 1 张骥． 管道的泄漏及带压堵漏夹具的设计[ J I _ 化T设备与 管理 ， 2 0 0 5 4 2 3 6 3 9 ． 【 2 】刘远超． 常用带压堵漏方法及其在热电厂的应用I J 1 ． 维修 与改造 ， 2 0 0 4 9 2 2 2 3 ． 【 3 l3 贾春新． 带压堵漏在热电厂中的应用 燃气轮机技术 ， 2 0 0 7， 2 0 3 6 6 6 8 ． 【 4 1赵根 田， 左勇志 ， 李斌． 焊接钢 吊车梁上部区域裂缝的 形成与发展『 J I _ 建筑结构， 2 0 0 0 ， 3 0 1 6 0 6 2 ． 1 5 I胡忆沩 ， 闫肃 ， 杨杰． 中高压管道带 堵漏J 程堵漏技术 『 M1 ． 北京 化学T业 版社 ， 2 0 1 1 8 8 9 2 ． 【 6 I吴拓， 才鸿年 ， 赵宝荣． 金属材料手册I MI ． 北京 化学 出版社 ， 2 0 0 7 1 8 5 1 8 8 ． 编 辑 王红