660MW超臨界機組P91管道焊縫硬度偏高分析和處理措施摘要：崇信發(fā)電公司發(fā)現(xiàn)較多P91管道焊縫硬度偏高，通過對安裝和檢測技術(shù)方面的分析，確認了問題的原因，并根據(jù)分析結(jié)果和實際條件，制定了處理措施，到達了監(jiān)督管理的目的，保證了設(shè)備安全可靠性。一、概述崇信發(fā)電公司兩臺660MW超臨界燃煤直接空冷汽輪發(fā)電機組，于2011年1月份投產(chǎn)。主蒸汽、再熱熱段材質(zhì)均為ASTMA335P91。在歷年來金屬監(jiān)督檢驗過程中發(fā)現(xiàn)部分主蒸汽和再熱熱段管道焊縫硬度偏高，在一定程度上影響了機組的安全可靠性，為了解決此類問題，并有效的開展監(jiān)督管理，崇信公司通過認真分析和研究，制定了科學(xué)合理的技術(shù)方案和措施，確保設(shè)備使用性能在可控范圍內(nèi)。二、 問題的發(fā)現(xiàn)崇信公司在鍋爐內(nèi)檢和機組修期間對四大管道、鍋爐過熱和再熱管道進行金屬監(jiān)督檢驗時，多次發(fā)現(xiàn)管道焊縫存在硬度偏高的情況，并在檢修中對硬度異常的焊縫進行了定期復(fù)檢，使用不同的檢驗設(shè)備進行對比試驗，確認這些P91管道焊縫硬度存在偏高的事實。其中高溫再熱器集箱焊縫（規(guī)格：彷864x55mm）5處存在硬度異常情況，最高硬度范圍值296-328HBW；過熱器集箱焊縫（規(guī)格：彷559x70MWT）9處存在硬度異常情況，最高硬度范圍值290-302HBW；主蒸汽管道焊縫（規(guī)格：ID431.8x77）11處存在硬度異常情況，最高硬度范圍值281-299（局部）HBW；再熱熱段管道焊縫（規(guī)格：ID914.4X34）17處存在硬度異常情況，最高硬度范圍值285-299（局部）HBW。發(fā)現(xiàn)問題的主要檢驗技術(shù)實施情況如下：1、 因檢修現(xiàn)場條件限制，進行硬度檢測時大多是由便攜式里氏硬度檢測儀，其轉(zhuǎn)化標準由于儀器、試驗條件及試件的不同而有所誤差。2、 硬度檢測情況每次檢驗均至少使用2種及以上硬度檢測儀進行檢查，試驗表明，里氏硬度計測量布什硬度值誤差范圍在10-15HBW之內(nèi)，而不同儀器檢測誤差在5-10HBW之間，基于以上試驗數(shù)據(jù)，通過對比檢測，最終確認我公司P91管道焊縫硬度偏高。2.2在硬度檢測過程中，采取周向4-6個點進行檢測，在檢測中發(fā)現(xiàn)了較多局部區(qū)域硬度異常的情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)異常，按照要求擴大檢測范圍。2.3檢測中發(fā)如發(fā)現(xiàn)異常，將繼續(xù)打磨0.5-1mm深后再進行檢測，排除了10%左右的表面異常超標的數(shù)據(jù)。三、 異常情況原因分析1、 P91焊縫硬度高對使用性能的影響焊縫硬度高，從力學(xué)性能上來講，其沖擊功和斷裂韌度降低低，但持久強度高；從微觀組織來看，硬度異常高，可能存在金相組織異常，表征為貝氏體組織。焊縫硬度偏高，與管道母材和焊縫熱影響區(qū)的硬度差較大，會造成局部應(yīng)力較大和集中，長期使用易形成裂紋缺陷，最終造成管道焊縫失效，甚至造成較大事故。2、 P91焊縫硬度高的原因分析由于SA335—P91鋼，Cr、Mo含量較高，因此具有相當高的空淬傾向，在焊接熱循環(huán)決定的冷卻速度條件下，焊縫金屬和熱影響區(qū)可能形成對冷裂紋敏感的顯微組織。該鋼種在焊接和熱處理過程中，若焊接工藝措施、參數(shù)選用不當，極易導(dǎo)致焊接接頭失效。2.1焊接性分析：2.1.1焊前預(yù)熱控制P91鋼焊前必須進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在200-250°C。如果焊前預(yù)熱溫度高，容易造成硬度偏高。層間溫度控制P91鋼焊接工藝重點之一是層間溫度，手工電弧焊要求層間溫度不得高于250C，但若層間溫度高于250C，甚至300C，也容易造成硬度偏高。焊后熱處理分析：P91鋼焊后熱處理是非常重要的環(huán)節(jié)，是直接造成焊口硬度異常的主要工藝。焊后熱處理主要是對于降低焊接殘余應(yīng)力，促使氫逸出，提高組織穩(wěn)定性，改善焊接接頭綜合力學(xué)性能起關(guān)鍵性的作用。熱處理造成造成硬度偏高原因分析如下：2.2.1工藝參數(shù)選擇問題：造成P91焊縫硬度高，可能是由于熱處理升降溫速度參數(shù)、恒溫溫度、恒溫時間參數(shù)選擇不當造成。由金相組織在熱處理的轉(zhuǎn)變過程可知，在回火區(qū)域，焊縫由淬火馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗瘃R氏體組織的過程，如果回火溫度或時間不足，均可能造成回火馬氏體組織轉(zhuǎn)變不充分，焊縫韌性和持久性下降，焊縫硬度偏高。同時在500-300C區(qū)間，是一個貝氏體轉(zhuǎn)變的區(qū)間，在此區(qū)間存在的時間長，貝氏體轉(zhuǎn)變較多，也是影響焊縫硬度高的原因。工藝控制過程問題：（1） 熱處理儀器和熱偶未校驗，可能造成溫度控制的誤差，是現(xiàn)實造成焊縫熱處理異常的主要原因之一。（2） 熱處理器局部損壞、保溫包覆不嚴密、熱處理設(shè)施與熱處理部件接觸不嚴密等原因，也是造成焊縫熱處理異常的主要原因之一。（3） 崇信公司較多焊縫硬度局部異常，說明在熱處理過程中，溫度控制不均勻，或是在熱處理過程中，局部保溫措施或熱處理設(shè)備異常造成。2.3焊接管理分析經(jīng)檢查，崇信公司建設(shè)期間（2010年），部分標準正處于新舊交替期間主要標準執(zhí)行也在施工完成以后，因此檢修公司在崇信公司施工時按照舊標準進行制定驗收工藝，其工藝卡和方案也以此為標準，以P91焊縫硬度上線為300HBW，最高上限甚至為350HBW為準，因此造成較多焊縫硬度偏高，但金相組織正常的P91焊縫。焊口安裝時硬度檢驗實際取點不均勻，不標準，對存在局部硬度異常的焊縫造成漏檢。在基建期，因工作量極大，范圍極廣，焊接熱處理和金屬檢驗在沒有足夠管理人員或第三方檢驗監(jiān)督管理，容易使建設(shè)單位修改存在異常的數(shù)據(jù)，甚至對數(shù)據(jù)和事實作假，造成管理失控。四、采取的措施經(jīng)過分析和研究，確認崇信公司P91管道焊縫硬度偏高是由施工過程中質(zhì)量控制不當和監(jiān)督標準的執(zhí)行的時效造成，因此采取了以下措施監(jiān)督管理。1、 嚴格執(zhí)行當前有關(guān)P91施工驗收和監(jiān)督管理的各項標準，制定計劃排查因標準執(zhí)行不同而存在硬度異常的焊縫。2、 嚴格管控P91管道焊接的相關(guān)工藝，全程監(jiān)督焊接預(yù)熱、層間溫度控制、焊接速度等工藝，對施工過程中各溫度控制，必須使用測溫儀器時時監(jiān)控，落實工藝卡中各項數(shù)據(jù)。3、P91管道焊后熱處理嚴格按照標準要求實施，保證儀器和溫度熱偶有效性。嚴格把關(guān)熱處理工的技能水平，加熱儀器的安裝和包覆進行檢查和驗收。、在施工過程中造成P91焊縫硬度異常的情況，必須分析出原因，并按照原因制定修復(fù)工藝，重新進行熱處理。、因這些P91焊縫硬度異常區(qū)域金相組織正常，較多為局部硬度偏高，考慮到重新處理焊縫硬度存在一定的風(fēng)險，現(xiàn)采取監(jiān)督管理的措施。、定期對異常焊縫進行金屬監(jiān)督復(fù)檢，進行硬度、金相檢驗，同時將其熱影響區(qū)和母材納入監(jiān)督管理的重點，并進行無損檢測。、對定期監(jiān)督和檢驗發(fā)現(xiàn)硬度異常焊縫產(chǎn)生缺陷時，必須及時進行處理，并縮短同類焊縫的定期復(fù)檢周期。五、結(jié)語火電廠P91管道在投運后會發(fā)現(xiàn)其焊縫硬度偏高的異常情況，其產(chǎn)生的原因還在于工藝的制定和執(zhí)行，以及施工過程中質(zhì)量驗收的管控，克服了這些問題，將有效改善焊縫硬度問題。同時面對這些已經(jīng)發(fā)生了的問題，應(yīng)從根本原因上分析，找出應(yīng)對的方法和措施，從而在技術(shù)上和管理上解決問題，保證這些主要管道安全使用的性能。參考文獻：[1]DL/T438-2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》中國電力出版社，2009[2]DL/T869-2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》中國電力出版社，2012[3]NB/T47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》新華出版社，2015[4]DL/T884-2004《火力發(fā)電廠金相檢驗與評定技術(shù)導(dǎo)則》中國電力出版社，2004[5]DL/T819-2010《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》中國電力出版社，2010[6]G