Hvorfor svikter portventiler? Beilun-saken

Hvorfor gjørePortventiler svikter? – En-dypende casestudie fra Beilun kraftverk

▶️På Beilun kraftverk, et av Kinas største kull-kraftverk (installert kapasitet: 5000 MW), brukes over 800 gateventiler for isolering i hoveddamp-, matevann- og ekstraksjonsdampsystemer. Driftsdata viser at ca. 2 % av disse sluseventilene opplever varierende grad av lekkasje eller stikk i løpet av tre år.

▶️Hvorfor svikter disse kritiske ventilene for tidlig? Svaret ligger i fire typiske skademekanismer under forhold med høye-temperaturer og høye-trykk.

1. Erosjon – den mest skjulte morderen

✔️På enhet 4 ved Beilun kraftverk opplevde en DN200-portventil i hoveddampledningen (16,7 MPa, 540 grader) overdreven intern lekkasje etter bare 18 måneders drift. Demontering avslørte spor-lignende erosjon opptil 2,3 mm dyp på tetningsflaten til platen.

✔️Årsak:Under oppstart og avstenging av anlegget bærer damp oksidbeleggpartikler (50–200 μm i størrelse) som gjentatte ganger påvirker tetningsoverflaten med hastigheter rundt 60 m/s. I følge en studie iKraftteknikk, når middelhastigheten overstiger 45 m/s og faste partikler er tilstede, kan erosjonshastigheten på tetningsflatene til portventilen øke med 8–10 ganger.

2. Termisk binding – en typisk feil ved høy-temperaturtjeneste

✔️En sperreventil ved matevannspumpens utløp fungerte normalt når den ble åpnet kald, men ble ekstremt vanskelig å betjene under varme forhold. Termoelementovervåking viste at klaringen mellom stammen og pakkboksen kun var 0,35 mm (designstandard krever større enn eller lik 0,5 mm).

✔️Når ventilhusets temperatur stiger fra 20 grader til 280 grader, eliminerer den termiske ekspansjonen av karbonstålspindelen (ca.. 0.42 mm) klaringen fullstendig, noe som får stammen til å sette seg fast. Dette "termisk binding"-fenomenet er spesielt vanlig i enheter som gjennomgår hyppige oppstarter og nedstengninger, og står for 15–20 % av vanlige portventilfeilmoduser.

3. Korrosjon – en-langvarig latent fare

✔️Veggtykkelsesmålinger av 12 utrangerte sluseventiler ved Beilun kraftverk avslørte at støpejernssluseventiler brukt i sirkulasjonsvannsystemet opplevde en korrosjonshastighet på opptil 0,3 mm/år i bunnen av ventilhuset, og tapte over 2,4 mm i veggtykkelse etter 8 år.

✔️Kloridioner i medium (gjennomsnittlig 230 ppm) og lav pH (5,8–6,2) akselererte elektrokjemisk korrosjon. Derimot viste ventiler laget av dupleks rustfritt stål (2205) under samme driftsforhold kun 0,1 mm korrosjon etter 10 år.

4. Feil drift og bøying av stammen

✔️Vedlikeholdsposter indikerer at omtrent 7 % av feilene er forårsaket av over-momentdrift. For eksempel, når en sluseventil blir stående i en delvis åpen posisjon, kan medium med høy-hastighet føre til at skiven vibrerer – årsaker til lekkasje fra ventilen er ofte relatert til dette, da vibrasjon hindrer tetningsflatene i å få full kontakt, og skaper høyhastighetsstråler som forstørrer erosjonsområdet.

✔️Forbedringstiltak og bransjeanbefalinger

Som svar på feilene ovenfor har Beilun kraftverk tatt følgende tiltak:

Oppgrader tetningsflater på kritiske steder til hardfacing (Stellite 6-legering), øker hardheten fra 230 HB til 420 HB og forlenger erosjonslevetiden med 4 ganger

Forstørr klaring fra stamme-til-stuffe-boks til 0,6–0,8 mm i samsvar med ASME B16.34, og bruk fleksibel grafittpakning

Bytt ut sirkulerende vannventiler i partier med 2507 super dupleks rustfritt stål

Introduser momentnøkler og elektroniske grensebrytere, og inkorporer gateventilseteslitasje fører til opplæring i driftsprosedyrer

📝Konklusjon

Feil på portventilen er aldri tilfeldig. Som feltdataene fra Beilun kraftverk tydelig viser: erosjon, termisk binding, korrosjon og feil drift er de fire primære årsakene.