（大唐彬长发电有限责任公司 陕西咸阳 713201）
摘要：分析了大唐韩城第二发电有限责任公司#3机组在试运期间发生的空冷排汽管道恒力吊架吊环断裂的原因，并针对存在的问题，提出了解决方法，保证了机组的安全运行。
关键词：空冷 吊环 断裂 排汽管道 载荷 热处理工艺
大唐韩城第二发电有限责任公司汽轮机由东方汽轮机厂制造，型号为NZK600-16.67/538/538型，亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，汽轮机具有七级非调整回热抽汽，汽轮机额定转速为3000转/分。额定主蒸汽压力16.67Mpa，主汽温度为538℃，再热蒸汽温度538℃。汽轮发电机设计额定出力600MW，最大连续功率为637.3 MW，最大保证出力658.6 MW。
空冷支吊架为业主招标采购项目，由×××厂供货，GEA设计确认。按照GEA设计资料和制造厂家提供的工厂资料，GEA设计的单根刚性连杆额定荷载为1050sKN，生产厂家根据GEA提供的额定载荷进行的刚性连杆设计，承载力为1590KN，其结构采用标准件形式。U4恒力弹簧支吊架的设计技术数据表如下：
由于该刚性连杆安装位置相对狭小，要求外形尺寸不能太大，所选用的材料强度要高，42CrMo具有强度高的优点，σb≥1080MPa。同时，42CrMo 具有良好的热处理性能，它的淬透性好，可以保证刚性连杆具有优良的综合性能，在-40℃～60℃都具有良好的韧性。所以生产厂家选用42CrMo材质制作吊环及吊杆。
一、事件发生经过：
2008年6月6日，#3机组首次带负荷试运，1：46分负荷290MW，由于锅炉爆管机组打闸停机，16：01分机组破坏真空，约18：20分，听到连续两声的金属断裂声，检查后发现＃3机空冷A侧排汽管道U4恒力弹簧吊架两根刚性连杆上部吊环在机组停运16小时后突然断裂。
经过检查发现整个A侧排汽管道已下落约120mm，U4恒力吊架下部的导向支架横梁被排汽管道挤靠，致使横梁有弯曲现象，排汽管道支撑塔架未发生明显偏斜，4台恒力弹簧全部释放，管道上的各波形膨胀节出现可接受的变形（经膨胀节厂家确认过，不影响正常使用），施工单位立即组织人员将排汽管道、塔架进行临时加固，确保不发生管道下滑及塔架变形事故。
二、原因分析：
（一）设计方面分析：
1、事故发生后，经过西北设计院确认，刚性连杆强度设计满足要求。
（二）安装质量分析：
A侧排汽管道由于在施工过程中管道倾斜角度控制不良，导致排汽管道与塔架相对位置，向空冷侧偏移约130mm（检查U4下部滑动支架处），经计算由此造成4个恒力弹簧受力不均匀小于5T，经支吊架生产厂家现场确认，不影响支吊架正常使用。
初步判断：该合金钢的毛坯存在原始的内部缺陷（缺陷采用补焊处理方式），热处理工艺没有达到设计要求，是造成该杆件强度不够发生断裂的主要原因。其中材料环部和杆部应力集中部位存在缺陷的连杆，在管道各种应力的作用下首先发生断裂，形成的冲击载荷导致另一个吊环发生脆性断裂。
三、临时处理措施：
考虑刚性吊杆吊环制造加工工期较长（约需10天以上），现场决定将#4机组B侧整套U4恒力弹簧吊架移用至#3机A侧排汽管道上，并对吊环进行临时加固，加固载荷按照设计载荷30%计算，加固方式为在原有吊环的下部做一套箱梁双吊杆横担（吊杆规格为M42）,每根吊杆分担载荷为18T。在排汽管道塔架上部加装4台150T千斤顶，将排汽管道顶起来，再把刚性连杆上横梁与恒力弹簧吊杆相连，确保试运工作能够继续进行。
五、工厂监造情况
1、原材料为沙钢集团生产的42CrMo、交货状态为9英寸见方、长6米的连铸钢肧料，有合格的材料质量证明书，厂家提供的材料化学分析复查报告，其化学成分符合标准要求，现场进行了光谱分析也确认材料中确有Cr、Mo等42CrMo应有的合金成分，可以认为使用材料的牌号是正确的。
2、42CrMo材料经调质处理后的硬度在HB192～203之间，热处理操作程序符合规范，达到热处理的预期效果。
3、吊环内孔部分在热处理前已粗车出来，内孔须粗车成形，留余量控制在单边不大于5mm以内，保证调质层的深度，调质完后使用线切割加工到要求的配合尺寸。
4、螺杆与拉环的联接部位不应清角，而以车制R弧过渡，R弧半径应在50mm左右,以有效消除不必要的应力集中。
5、热处理厂提交其热处理报告及热处理时的热功仪表记录，硬度检测报告。
6、锻件粗加工后进行了磁粉探伤，并出具探伤报告，消除了锻造裂纹、夹层等锻造缺陷。
7、热处理后还进行了超声波探伤检查，出具探伤报告，以确认工件上是否仍有细小裂纹或其它缺陷存在。
8、在锻造时以相同的锻造工艺锻制2根标准试棒进行金相分析及理化试验，并提交了实验报告，符合相关标准规定。
六、结论及建议
从目前国内600MW空冷岛的设计看，排汽管道的布置方式有三种，一种是在下部为一根水平母管，在水平母管上垂直向上引接四根管道分别与空冷分配管连接；第二种是一根母管垂直向上，在空冷平台处布设水平母管，在水平母管上开孔与各分配管连接；第三种是从下部开始倾斜30多度斜向上，依次布设5个斜三通分别与分配管连接。前两种便于施工，但不利于蒸汽流动；第三种施工有一定的难度，但有利于蒸汽的流动及分配。
参考文献
[1]火力发电厂汽水管道支吊架设计手册 .西北电力设计院.
[2]实用钢铁材料手册.陈增强.陶亚秋.
[3]直接空冷凝汽器系统详细设计文件.基伊埃电力冷却技术（中国）有限公司.
论文作者:伊皓 问晓勇
论文发表刊物:《电力设备》2016年第5期
论文发表时间:2016/6/16
标签：恒力论文; 管道论文; 吊架论文; 吊环论文; 连杆论文; 吊杆论文; 刚性论文; 《电力设备》2016年第5期论文;