在現代熱力發電機組水汽、油氣等系統中閥門有著廣泛的應用，起到截斷和調節等重要作用。龐大繁雜的發電機組系統中，閥門數量多且分布廣泛。據統計，每臺熱力發電機組僅重要的電動（氣動）閥門就配備幾十到幾百個不等。若閥門發生故障，可能造成整個系統超壓、超溫，導致機組停機，甚至造成汽輪機飛車等重大安全問題。此外，閥門故障可能造成水汽、油氣泄漏，不僅導致工質浪費，還降低了機組運行的可靠性及經濟性。因此，閥門材質、日常檢修及閥門泄漏后的技術分析工作對機組的健康安全運行十分重要。

在熱力發電機組系統中，閥門的泄漏通常由腐蝕引起。腐蝕的種類包括氧腐蝕、析氫腐蝕、應力腐蝕、鍋爐的運行腐蝕、汽水腐蝕、鍋爐受熱面煙氣側的高溫腐蝕等。其中，金屬與氧接觸發生的氧腐蝕是熱力設備中常見的腐蝕。

亞臨界一次中間再熱凝汽式汽輪機組，單軸、雙缸雙排汽，高、中壓合缸，高壓缸采用雙層結構，低壓缸為對稱分流式雙層結構。機組通流級數共27級，高壓缸由1個單列調節級和8個壓力級組成，中壓缸由6個壓力級構成，低壓缸為2×6個壓力級。機組運行過程中再熱冷段管道高排逆止閥后疏水管一次閥門發生泄漏，直至停機，機組已累計運行超過8萬小時。

異常停運情況

機組運行過程中，工作人員巡檢發現高排逆止閥后疏水手動閥附近有蒸汽冒出，對高排逆止閥后疏水手動閥進行檢查確認，發現高排逆止閥后疏水手動閥閥體存在泄漏情況。通過調閱機組運行參數發現，在機組60%的負荷下，給水流量超過主汽流量約60 t/h，閥門泄漏量接近鍋爐蒸發量的10%，高壓排汽管道逆止閥后疏水門閥體泄漏無法維持運行，泄漏閥門前無截止閥門，無法隔離處理。為保證運行人員及熱力設備安全，決定停機處理。

閥門泄漏檢查

1.閥門基本情況

汽輪機高壓缸排氣經兩根Φ558.8×16.66 mm的高排管道（材質為A672B70CL32）引出高壓缸，兩根高排管道上各有一個逆止閥，逆止閥后的兩根高排管道匯成一根Φ812.8×21 mm的再熱冷段管道（材質為A672B70CL32），再熱冷段管道上布置一條疏水管，如圖1所示，圖中圓圈處即為疏水管連接處。疏水管從連接處向下約60 mm后沿水平走向疏水擴容器，約20 m后為泄漏的手動閥門，閥門型號為J41H-64，通徑為DN65，公稱壓力為6.4 MPa，閥門材質為WCB。

2.閥門外部檢查

現場檢查發現，該機組汽機高排逆止閥后疏水手動閥泄漏，如圖2所示。從圖中可以看出，泄漏部位位于閥體位置，漏點邊緣不光滑，有毛刺，呈典型的吹損孔洞特征。從外表面對閥體漏點尺寸進行測量，漏點長約5.86 mm，寬約4.62 mm。

3.閥門內部檢查

對閥門進行解體檢查發現，閥座接合面較為光潔平整，閥座內表面有較多腐蝕坑和腐蝕鼓包，如局部腐蝕較為嚴重，閥座靠近接合面位置有一穿孔，正對閥座穿孔位置的閥體上有一相對較大穿孔，該孔即為閥體的漏點，沿閥體厚度方向呈喇叭狀，外小內大。漏點附近區域的閥體內壁有沖刷痕跡，呈淺溝槽和淺坑狀。對閥瓣進行檢查，閥瓣與閥座接合區域較為光潔，無異常，閥瓣與閥門上游空間接觸區域分布有腐蝕坑，腐蝕外觀形貌與閥座內表面類似。閥瓣側面正對閥體漏點區域有吹損痕跡，蒸汽從閥座穿孔吹出后被閥體阻擋折射至閥瓣側面，導致閥瓣被吹損。對吹損區域進行尺寸測量，吹損區域長約38.24 mm，寬約20.14 mm，最深處約1.76 mm。根據檢查情況推斷，閥座腐蝕穿孔引起閥門內漏，蒸汽從閥門上游泄漏至下游，對閥體內表面進行吹蝕，導致閥體穿孔泄漏。

腐蝕原因分析及解決方法

檢查完成后，可采取以下解決措施：首先，對材質進行檢測，排除材料性能不合格導致的腐蝕現象；其次，檢查電廠的日常檢修工作，核實閥門的更換、維護情況，提取工作線索；最后，查找專業資料和經驗案例進行技術分析，提出防范措施。

1. 閥門材質檢測與日常檢查

2. 閥門常用材質及材質檢測

火力發電廠常用的閥門材質包含碳鋼系列（WCB）、不銹鋼、合金鋼等。WCB適用于-29 ℃至425 ℃工況，其典型化學成分為C≤0.30%、Si≤0.60%、Mn≤1.00%，熱力發電廠中90%以上的中低壓疏水閥門采用此類材質。不銹鋼系列用于腐蝕性介質、低溫環境，其耐蝕性能較WCB有較大提升。合金鋼系列適用于高溫高壓工況，高溫強度較WCB提高40%以上。基于成本原因，不銹鋼系列及合金鋼系列主要用于除鹽水、調節閥等特殊介質或重要部位。

泄漏閥門處于再熱管道的疏水管道，閥門材質應為WCB鑄造碳鋼。WCB鑄造碳鋼是以碳為主要強化元素的鋼種，具有良好的可靠性和安全性，目前廣泛用于閥門鑄件。其材料要求Mn≤1.00%，材料中的Mn與S形成MnS，呈點狀分布于晶界上，有一定塑性；此外，Mn還可細化晶粒，有助于改善材料性能。對閥門材質進行光譜檢測，檢測結果顯示閥門材料Fe含量為99.29%，其他成分檢測結果與材料要求對比見表1。通過對比發現，閥門材料的化學成分含量滿足設計材質WCB的標準要求，腐蝕泄漏原因與閥門材料無直接聯系。

①. 閥門日常檢查

閥門常見的泄漏形式分為閥門外漏和閥門內漏，泄漏現象常見于密封機構及閥體等位置。一旦發生泄漏，工質從泄漏口流出會造成流量、壓力損失，進而導致機組生產過程中能耗增加、成本升高、經濟性降低。如果泄漏位置為抗燃油、汽輪機油、柴油、氫氣等易燃易爆介質，則機組將失去控制，甚至發生火災、爆炸等問題，嚴重影響發電設備、人員的安全。因此，閥門的日常檢修維護及泄漏治理對提高機組的經濟性、可靠性、安全性等方面具有關鍵作用。

針對閥門泄漏情況，對機組閥門的日常檢修維護情況進行了排查。通過查閱檢修計劃、檢修記錄等資料發現：泄漏的閥門自投產后已隨機組運行超過8萬小時，未進行過更換；該熱電廠在機組檢修過程中僅對泄漏疏水閥門的閥座和閥瓣進行了研磨作業；日常檢修工作中缺少對內漏、閥內腐蝕情況的檢查。由于未能及時發現閥門內部存在腐蝕坑的情況，在運行、停備過程中腐蝕向閥門深層次發展，失去了最佳的處理時機。

②腐蝕產生過程分析

根據該閥門的腐蝕特征，可以推斷出該閥門的泄漏是閥門內漏引起的氧腐蝕。在火力發電廠檢修工作中，閥門內漏的檢查管理是一項重要而長期的工作，閥門內漏管理工作的好壞直接決定機組運行的經濟性和節能降耗水平。閥門內漏得不到有效解決，則機組運行產生的疏水及進入的氧氣就易發生氧腐蝕。

金屬氧腐蝕一般與下列因素有關：溶解氧、pH值、水溫、水質、熱負荷和水流速度等，其中的溶解氧和pH值是最重要的兩個影響因素。鍋爐的金屬氧腐蝕屬于電化學腐蝕。如圖4所示，氧腐蝕在鋼材表面發生時，金屬基體與氧產生的腐蝕產物會在局部快速堆積，形成氧化鐵堆積層，對金屬基體形成覆蓋，與氧氣形成一定程度的隔絕狀態。這種隔絕不僅不會降低氧腐蝕的速度，還會加速氧腐蝕向基體深處發展，造成金屬壁厚快速減薄，甚至在氯離子或酸堿性環境下產生氫脆或堿脆，對機組帶來極大的安全隱患。

當氧腐蝕發生時，氧化鐵堆積層下形成了缺氧活化陽極區與外部富氧陰極區，進而發生了電化學腐蝕。兩區域發生的反應如下：

陽極區域化學反應：Fe-2e→Fe2+

陰極區域化學反應：O2+2H2O+4e—→4OH—

總化學反應：2Fe+O2+2H2O→2Fe2++4OH—

化學反應初期產生的主要腐蝕性產物為低價亞鐵離子，在氧化環境中，低價亞鐵離子被氧化為FeOOH及Fe(OH)3，繼續生成穩定的Fe3O4和Fe2O3。

基于以上氧腐蝕原理，閥門內部基體長時間在疏水及氧氣環境中發生了氧腐蝕，并在腐蝕區域形成微小的腐蝕坑，生成的腐蝕產物Fe3O4和Fe2O3為疏松多孔狀態。這些產物機械強度低、附著力差，使基體處于裸露狀態，且在腐蝕坑上部堆積；堆積物易吸附水分、氧氣等，導致腐蝕坑面積不斷擴大，并向材料深處發展。同時，冷凝疏水的pH值低于運行期間水汽的pH值，且金屬表面隱藏沉積的腐蝕性氯離子等陰離子在疏水中溶解析出，受電化學反應的影響，疏水中的氯離子等有害離子會不斷富集于腐蝕坑內部，加速腐蝕坑的發展，最終導致腐蝕泄漏的發生。

3.處理方法及防范措施

對泄漏閥門進行拆卸并更換新的閥門。為防止此類情況再次發生，針對上述分析，采取以下防范措施：

（1）合理設置高排逆止閥后疏水手動閥的開關狀態。機組正常運行過程中，為保證疏水的及時性，建議將高排逆止閥后疏水手動閥設置為常開狀態。

（2）加強高排逆止閥后疏水氣動閥的檢修管理。對于關閉不嚴的高排逆止閥后疏水氣動閥，應及時進行檢修，嚴格執行檢修工藝。

（3）增加必要的檢查項目。對解體檢查、檢修的閥門，在處理過程中采用內窺鏡等手段對閥門臨近焊接管道的腐蝕情況進行檢查，若存在異常腐蝕情況應及時處理。

（4）對同類型閥門進行排查。一是排查疏水二次閥門的功能可靠性，若有問題應及時檢修；二是排查疏水一次閥門的開關狀態，若開關狀態設置不合理，需及時調整；三是排查疏水一次閥門的設備狀態，觀察是否存在內漏、腐蝕嚴重等情況，若閥門存在隱患，應及時檢修或更換。

（5）為了防止閥門出現內漏問題，需要相關管理人員結合實際情況制定正確的閥門使用方法。對工作人員的操作行為進行良好的約束以及管理，防微杜漸；在開關閥門過程中，關斷型閥門在正常情況下要達到極限狀態，如全開或全關，不能使閥門處于半開關狀態，以保證閥門不會出現內漏。

閥門作為熱力發電系統中的普遍使用的基礎部件，一旦泄漏引起機組停機會造成較大的經濟損失。通過研究發現，閥門材質滿足要求，造成閥門泄漏的直接原因為閥座氧腐蝕造成穿孔、內漏，高壓蒸汽從腐蝕孔通過時對閥體內表面造成吹損，最終引起閥體穿孔泄漏。由于使用數量大以及使用環境、使用介質等多重因素的影響，發電廠檢修人員難以在每個檢修期間對所有閥門的狀態進行檢查和維修，只能采取輪檢或抽查的方式進行處理，但隨著新型電力系統的建立，機組啟停次數、停備用時間均有大幅增加，很多閥門暴露在易發生氧腐蝕的環境中，閥門發生氧腐蝕穿孔的可能性增加。熱力發電企業應根據新的形勢對易發生氧腐蝕的閥門增加檢查和維護頻次，及早發現隱患，避免不必要的經濟損失。

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