火电厂小口径管道监督管理存在的问题及建议

徐国宝 唐楠

摘要：火电厂小口径管道在设计、安装、验收等环节存在管理盲区，是炉外管失效的重灾区。近年来国内发生了几起炉外管失效的重大事故，社会影响极其恶劣，造成难以估量的人身、财产损失。这些事件的发生，对火电厂金属监督管理，特别是炉外管的监督管理工作提出了更高的要求。本文通过几个失效案列的简单剖析，浅谈火电厂小口径管道监督管理中存在的问题及建议。

关键词：小口径管道;支吊架;自补偿

前言

火电厂炉外小口径管道如：取样管、疏水管、放气管、引压管等，多为施工现场二设计，未进行路由设计及管道应力计算。这部分管道多为自补偿设计，结合管道走向柔性布置，通过管道自由弯曲或伸缩，以解决热膨胀问题。这部分管道在安装及验收过程没有严格执行工艺要求。普遍存在管路抱箍紧死、膨胀间隙不足等现象。运行中管道自由膨胀受限，热膨胀位移无法有效补偿释放，造成管道相对薄弱部位发生过量变形、失效泄漏。

一、案列分析

案列一：某电厂工业蒸汽复役暖管阶段，工业蒸汽管道疏水管弯头拉裂失效。检查发现管道疏水管抱箍抱死，管道热膨胀受阻。主管道为滚动支吊设计，管道暖管受热膨胀，带动疏水管产生轴向位移，疏水管膨胀受限，主管道膨胀位移全部由疏水管座出口的 2 支弯头吸收。弯头产生过量变形失效、加强管座下部垂直管弯曲变形、疏水管抱箍受力变形。工业蒸汽暖管工作暂停，停汽消缺，管网复役时间延后。

案列二：某电厂锅炉暖风器进汽母管顶部放气管，冷态时存在明显残余变形，检查发现放空气管限位抱箍抱死，放空气管道自由膨胀受限，管道过量变形。

案列三：某电厂二号机三级抽汽管道隔离阀前、后疏水管道限位抱箍与管道抱死，疏水管道膨胀受限，在机组热态高负荷时存在较大的膨胀热应力作用于疏水管道垂直段上，最终在疏水管（φ 38×5）与管接座（φ 45×8）对接焊缝熔合线处拉裂。拉裂失效后系统无法有效隔离，降压运行后申请停机。

案列四：某电厂工业蒸汽管网疏水管管径为DN25，疏水管及疏水器全部架空布置，未做支吊设计。实际运行过程中疏水器疏水扩容后产生汽水冲击，管道振动频繁。近年来已发生多次疏水管根部焊缝拉裂漏汽情况，泄露后只能停汽检修，严重影响外网供气的安全、可靠性。

二、存在的问题

在 DL-T 5366 《发电厂汽水管道应力计算技术规程》中要求：运行温度大于 100℃且公称尺寸大于 DN65 的管道应进行管道应力计算。对不在此范围内的小口径管道未做要求，实际多由安装单位凭经验现场二次设计、安装。

在 DL-T 438 《火力发电厂金属技术监督规程》 及 DL-T 616 《火力发电厂汽水管道与支吊架维修 调整导则》 中对支吊架的检验监督主要侧重于四大管道等大口径主管道，对小直径管道支吊架监督管理没有提出明确要求。

通过以上失效案列的分析可以看出，炉外小口径管道无论在前期的设计、安装环节还是在日后的监督管理上都没有引起足够的重视，管理上也存在较大疏漏，导致失效问题频发。

三、整改措施

3.1对未经设计、现场二次安装的小口径管道，进行一次全面排查。重点检查管路抱箍抱死、管道膨胀受阻、管道结构布置不合理的问题。对影响管道自由膨胀的抱箍及时松绑，预留足够的冷态间隙;管道膨胀方向与建筑、构筑物碰磨的，增加膨胀弯或更改管路走向;对管道弯头、膨胀弯较少或未采用柔性自补偿设计的管道增加膨胀弯。对支吊刚性不足的管道通过增加固定支架进行可靠的固定，消除管道振动引发的管座焊缝疲劳失效。

3.2 运行及检修维护人员定期对炉外管、工业蒸汽管网附属小口径管道冷、热态膨胀情况进行检查。管路存在明显变形及支吊异常的，及时检查调整。

3.3 结合机组检修、管定检对主管道附属小口径管道管座角焊缝、管道一次阀前结构突变部位进行无损检测抽检。

3.4 严格按照规程规定的升、降温速率及升、降负荷速率执行操作指令。充分暖管、暖机，避免主要汽水管道热负荷大范围波动产生过量变形。主管道温度变化过快、暖管不充分（水击）等，极易造管道产生不均匀膨胀或局部过量膨胀，从而导致附属小管道膨胀量超限、拉裂失效。

四、建议

新建工程及改造项目小口径管道的支吊设计、安装严格按技术规范进行。如果设计单位未进行设计，安装单位现场二次安装也应符合相关技术规范要求。

固定支架的安装，应保证其定位准确，连接可靠。对于夹持式管道部件或栓接式承载结构的固定支架，应严格控制卡板与底座之间的配合偏差，保证各螺栓的拧紧力达到要求（DL-T 1113 《火力发电厂管道支吊架验收规程》）。发现螺栓松动、受力异常及时采取有效措施予以纠正。

导向支架和限位支架应保证管道在支吊点的预定约束方向相对固定，在不预定的约束方向上能够自由膨胀，并能承受作用于该装置上的各种力矩与载荷，在预定约束方向的冷态间隙不宜超过2mm（GB-T 17116.1《管道支吊架 第 1 部分 技术》）。对于管道径向两侧约束的限位支架和导向支架，冷态间隙应考虑管道径向热膨胀量而适当加大，保证热膨胀后的最终间隙一般应2mm～3mm（DL-T 616《火力发电厂汽水管道与支吊架维修调整导则》）。

应充分利用管道本身柔性的自补偿来补偿管道的热膨胀，60°以下的弯头不宜用做自然补偿。当自补偿不能满足要求時，必须增设补偿器。与主管道相连的附属小口径管道，尽可能采用柔性设计。通过增加管路弯头、膨胀弯来补偿主 管道膨胀位移。一般认为管座出口小管道经过 3 个弯头或膨胀弯后，主管道膨胀位移将全部被吸收补偿。

业主及施工监理方要重视小口径管道安装质量的监督验收工作;企业应加强在役小口径管道的 日常监督管理工作。对已经投产的没有经过设计、现场二次安装的炉外小口径管道，进行一次全面 的支吊情况检查。加强日常巡视检查与监督管理工作，切实提高火电厂小口径管道安全性。