汽门卡涩与处理

铁岭发电厂300MW机组高压主汽门卡涩与处理

李亚伟金亚辉铁岭发电厂（辽宁 112000）

1.前言

铁岭发电厂目前在装四台哈尔滨汽轮机厂引进西屋公司技术设计制造的300MW汽轮发电机组，每台机组配有二台高压主汽调节联合阀，主汽阀具有“双重阀碟”结构，在水平位置操作，主汽阀和蒸汽室为一体。其开阀由一个采用高压(14.7MPa)抗燃油为油源的油动机提供动力，关阀则由弹簧力来关闭。从2000年开始，共有五台次主汽阀发生了机组跳闸因主汽阀卡涩而未关闭的现象。且从时间统计上来看，发生卡涩的时间均为主汽阀大修后的第三年以后 (铁岭发电厂机组的大修周期为四年)。从主汽阀解体的情况来看，发生卡涩的主汽阀杆与套均生成了很厚的氧化皮，因而可以断定造成主汽阀未关的主要原因即为过厚的氧化皮进入了阀杆与套间引起主汽阀卡涩而至。

机组打闸时主汽阀未关情况描述

发生过卡涩的主汽阀均在关闭了整个行程的20%左右后即停止关闭，此时检查主汽阀油动机上伺服阀、卸荷阀均无故障，此隔膜阀油压为零。松开卸荷阀后主汽阀依然未关。最后采用25吨千斤顶对主汽阀横担加力后才使其关闭。各次主汽阀卡涩的现象基本相同。

主汽阀解体情况描述

铁岭发电厂一号机组2#高压主汽阀在大修后的第四年连续发生了两次机组打闸因卡涩而未关闭的事件，在大修解体时我们对其进行了详细的检查，并发现了如下一些问题：（1）阀杆解体时活动十分困难：在主汽阀解体时，需进行阀行程的复查，即拆去弹簧架后，由人工施加一个外力将阀由全关闭位置拉至全开位。正常情况下这个力只需25公斤力左右，但卡涩的二号主汽阀则用了将近6000公斤力才将其活动。

（2）阀杆及阀套等部件氧化皮较厚：从解体的情况来看，在阀杆、阀套、阀蝶、阀腔内均生成了很厚的高温氧化皮，阀套上高温氧化皮最厚处达：0.24mm。阀蝶上高温氧化皮最厚处达1mm，阀杆上高温氧化皮最厚处达0.15mm。且高温氧化皮有成片脱落的痕迹。我厂主汽阀杆与阀套之间隙最小段为0.25mm至0.30mm之间，可见如果脱落的高温氧化皮进入到了阀杆与套间必然引起主汽阀卡涩。

（3）主汽阀部套解体时在部套中也发现了大量的脱落的高温氧化皮。

（4）主汽阀杆的材料为2Cr12NiMoWV表面渗氮处理。与之相配合的阀套材料为38CrMoAlA 表面渗氮处理。主阀蝶材料为2Cr12NiMoWV，预起阀材料为1Cr12Mo。各部件表面均有很厚的氧化皮。

氧化皮产生原因初步分析

从我厂生产的实际情况来看，在主汽阀各部位产生的过厚的高温氧化皮形成原因可能主要有以下几点：

（1）我厂机组为300MW亚临界机组，其主蒸汽压力为16.7MPa，温度为537℃。高温蒸汽使与之相接触的金属表面产生高温氧化皮速度增加。

（2）300MW机组的原规定大修周期为三年，我厂通过生产实际及机组的运行情况将各台机组的大修周期改为四年，特别是一号机组到今年大修时距上次大修已有五年。四台机组自九三年三月三十日相继投产以来，主汽阀部件的氧化皮随时间的增加逐渐变厚，且投产初期检修中对该问题认识不足，因此，对去除氧化皮工作重视不够，致使氧化皮有逐年积累的趋势。而主汽阀的大修期

也与整个机组相同，因而在时间上也为其部套表面产生过厚的高温氧化皮提供了可能。

（3）从金属材料学的研究表明，高温服役的金属中C与N元素的含量与该金属的抗高温氧化性能成反比。而主汽阀上几种关键部件为了提高其表面强度在制造时均作了氮化处理。相当于在与高温蒸汽相接触的金属中增加了N元素含量，这也在一定程度上降低了其抗高温氧化的性能。

（4）各别部位选用了抗氧化性能较差的38CrMoAlA材料，由于其抗氧化性能较2Cr12NiMoWV材料差很多，虽然降低了制造成本，但却给主汽阀安全运行带来了隐患。

由于结构上的原因，对蒸汽介质有截流作用，亦可能是加速氧化的一个重要因素。

我厂初步采取的解决办法

根据以上的分析，要防止主汽阀卡涩事故的发生，就必须从防止过厚的高温氧化皮的产生入手。我厂主要采取了以下几点措施：

（1）缩短各台机高压主汽阀的检修周期。由于金属部件与高温蒸汽相接触，氧化皮的产生是不可避免的，但却可在通过解体检修来除去部件表面的氧化皮，将检修周期缩短的意义在于当高温氧化皮的厚度还不足以造成阀门卡涩时就将其除去，这样就可以避免了卡涩事故的发生。

（2）在大修对主汽阀检修时增大除氧化皮部件的范围，以前只是除去阀杆与套上的氧化皮，而现在则要求包括阀蝶在内的全部套上氧化皮均去除干净，以防止其它部位脱落的氧化皮进入杆与套的间隙中。

（3）将主汽阀的活动实验由原10%行程改为全行程。由于主汽阀在机组正常运行时不参与机组控制，其一直处于全开的位置。易造成其阀杆与套间氧化皮的堆积。虽然在机组平时的运行时有每周一次的10%行程的活动实验，由于活动范围很小，不足以阻止氧化皮的堆积，而全行程实验则可在一定程度减少氧化皮的堆积，避免了卡涩事故的发生。同时也有利于预先发现主汽阀是否已卡涩，提前采取对策。避免了机组跳闸时主汽阀未关使机组发生飞车的事故。

（4）采用抗高温氧化能力更强的金属取代主汽阀上抗氧化性能较差的材料，或是在阀套与阀杆表面涂镀一层抗高温氧化能力更强的金属来减缓氧化皮的产生速度。使氧化皮在一个大修期内生成的厚度不足以造成阀门卡涩。

结论

高压主汽阀是确保机组打闸停机时不发生飞车事故的关键部件，所有的机组跳机保护也最终由主汽阀来实现，如果主汽阀在机组甩负荷停机时不能正常关闭，那么后果将不堪设想。因而通过有效手段确保主汽阀不发生卡涩对于机组的安全运行意义重大。但目前由于上述措施的采取还需时间及机组的实际运行来检验，因而请各行的专家对此提出保贵的意见。

需研究解决的问题

（1）了解和学习氧化皮产生的机理，以指导防治氧化工作。

（2）了解其它电厂有关主汽阀氧化的实例，借鉴经验和吸取教训。

（3）了解在保证使用的条件下抗高温氧化性能更好的主汽阀部件材料。

（4）了解在不破坏原部套性能及结构的前提下能使主汽阀部套的抗高温氧化能力提高的表面处理方法和工艺。

珠江电厂主汽门的卡涩与处理

魏琳珠江电厂（广州 511457）