超临界锅炉金检典型缺陷分析与探讨.ppt

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1、超临界锅炉金检典型缺陷分析与探讨 建造超（超）临界锅炉主要关键技术为锅炉用新型耐热钢及其加工工艺 随着压力、温度参数大幅度提高，对超（超）临界锅炉的承压部件、与锅炉相连管道的安全性和可靠性方面提出了更高的要求 本次#2 小修四管检查中可参照这些典型缺陷（1）P91 焊口根部金属氧化 管道规格：50880 mm（1）P91 焊口根部氧化及成型不良（1）原因分析及优化建议 我院超声检测人员发现焊缝根部回波不良，要求进一步检查焊缝根部质量 利用内窥镜检查发现根部严重氧化，有挂渣现象，由于过度氧化，根部焊缝产生内凹现象（UT 检测时根部回波不良）各方一致认为背面充氩保护措施不到位是导致焊缝金属过度氧化

2、的主要原因 建议改进大径管充氩保护工艺，重新试验确保充氩保护效果后方可投入应用，在施工前进行专门的技能培训和专项技术交底，对后续焊缝根部质量利用内窥镜进行抽查 建议对P91、P92 等材料焊接第二层时采用小的焊接线能量。（2）焊材错用 某电厂顶棚管（SA213T12），按工艺要求，应采用TIG-R30 或其它相近化学成分和力学性能的焊丝。监检人员进行光谱分析抽查发现有8 只焊口（焊口编号为DP6-1-146 153）的焊缝金属的主要合金元素 Cr：0.17%，Mo：0.10%，明显低于火力发电厂焊接技术规程表A.1 中对T12 材料主要元素的标准要求（TIG-J50）。（2）原因分析及优化建议

3、 我院监检人员重点检查了前一段时间的焊材领用、回收情况，发现焊材的领用、回收制度没能得到严格执行 详细询问后发现焊工间有互相借用焊条情况存在，施焊该批焊口的焊工正是借用别人的焊丝而致使焊材错用 要求安装单位更加规范、严格地进行焊接材料的管理 认真执行光谱复核工作，以防错用情况扩大（3）大径厚壁管焊缝返修裂纹 锅炉连接管道（61090/12Cr1MoVG）焊接至20mm 厚度后进行层间透照，发现有超标缺陷需要返修。返修时采用火焰预热，在返修焊接过程中，焊工自检时发现一长约10mm 的冷裂纹，我院监检人员建议在焊缝冷却后进行100%PT 检测。（3）层间焊道上的裂纹（PT 照片放大）（3）原因分析

4、及优化建议 火焰预热明显违反火力发电厂焊接热处理规程的要求 建议将返修补焊区域金属全部打磨去除，重制坡口，并对坡口面进行100%PT 检测合格 返修时应采用电加热预热，实测坡口钝边处温度达到工艺要求后再进行焊接（4）T91 管屏热处理工艺缺陷 某600MW 超临界机组，末级过热器地面组合焊口（整屏）热处理完成后，监检人员多次对热处理完成焊口进行硬度抽查，发现有的管屏（10 只焊口，均为T91 材质）个别焊口硬度偏高(超出母材硬度值100HB)。T91 高温回火热处理，温度过高、过低均为淬硬马氏体组织。（4）原因分析及优化建议 整屏十只焊口同批做热处理，取样测温，加热器采用串接方法，每个加热器上

5、的电流和加热时间是一样的 监检人员和热处理人员一起测量了新购得的一批加热器电阻值，发现最高和最低值相差了39,以低值为基数（约200），相差了近20%，扩大检查在用的加热器后，也有同样情况 串联加热时同批加热器功率相差近20%，造成热处理温度严重差异，导致了硬度检测不合格 建议同组串联加热器电阻值偏差控制在5%以内，并定期标定电阻值（因老化等情况将引起电阻值变化）（5）测温热电偶布置不当导致层间裂纹 某600MW 超临界机组，屏过出口集箱与二级减温器焊口，材质：SA335-P91，规格：50870 监检人员用远红外测温仪实测坡口面的温度比热处理设备的热电偶所测温度低180 监检人员要求安装单位

6、增加层间透照（RT）在焊接接头焊接到20mm 左右时，经热处理后进行射线检测，果然在焊缝上发现有十余处裂纹，裂纹长度在6mm左右（5）射线检测发现的裂纹（RT 照片放大）（5）原因分析及优化建议 业主单位知道上述情况后，立即叫停所有涉及P91 焊口的焊接，召集监检单位、安装单位和监理单位共同分析产生裂纹原因 原因分析：焊口两侧布置的热电偶所测的温度并不能代表坡口面近内壁区域温度；焊接过程中，未采用其它测温方法来验证热电偶测温的准确度，致使焊接时层间温度远未达到焊接工艺要求值。处理意见：机械割口、坡口准备，正确布置热电偶，达到预热温度后，用远红外测温仪所测温度与热电偶测温相比较，温差20 左右，

7、重新焊接该焊口，经层间透照未发现裂纹等超标缺陷（6）SA335-P91 焊缝返修裂纹 某600MW 超临界机组，再热蒸汽热段（材质：SA335-P91，规格：91432）汽机房内某焊缝在蒸汽压力达到3.0MPa 时发生开裂。该焊缝属返修焊缝，返修后已再经超声探伤合格。（6）原因分析及优化建议 经检查相关资料，发现该缺陷返修后未进行高温回火热处理。SA335-P91 钢有冷裂纹倾向，未经高温回火的SA335-P91 钢焊缝，组织为硬而脆的未回火马氏体，材料冲击韧性极低。不能及时进行高温回火处理应进行350 消氢处理，以确保焊缝中残余氢及时逸出。该裂纹是焊接残余应力作用下，返修部位产生的冷裂纹，造

8、成试运行中开裂。建议和教训：对焊接返修焊缝不能仅仅审查焊缝检测记录，应当审查全部焊接和热处理记录。（7）光谱分析主要元素漏检 锅炉安装过程中，检验人员发现安装单位的理化检验人员用看谱镜对SUPER304H 钢管进行光谱分析时，只使用Cu电极进行分析。这样会导致TP347H 和SUPER304H 材料混用，两种材料主要合金元素对比如下表：（7）原因分析及优化建议 如果只采用Cu 电极，那么对Cu 元素无法进行定性分析 以上两种材料的Cr、Ni元素含量相近致使其在看谱镜中谱线位置相当，如果不对Cu 元素进行分析，不能正确区分开来，需要更换电极或采用合金分析仪等设备。两种材料在高温下的使用性能是有区

9、别的，后者高温抗氧化性能好，对匹配的焊接材料的要求也不相同。我省就曾有四台超临界锅炉因制造时失误，导致末级过热器进、出口侧材料调换而致错用的先例（8）异径管焊缝超声检测 省煤器出口集箱与管道（材质SA106C，规格为40655.8 mm）对接焊缝，现场监检人员用超声波探伤抽查时发现，该焊口有一平面型缺陷在安装自检时漏检，12 点位置，集箱侧，最大反射波幅SL+13dB,区，深度25mm，指示长度55mm，级别为级。探伤孔异径管集箱（8）原因分析及优化建议 该焊口的一端为异径管，安装单位的检测工艺选择用K1、K2 两种角度探头从省煤器出口集箱侧单面单侧进行超声检测。因有一探伤孔距离焊缝仅80mm

10、，探头前后移动距离不能满足要求，检测工艺本身就不能保证检查到焊缝全体积 焊口的异径管一端有一70mm 长的平直段，检测人员没有在平直段上采用K1、K2 两种角度探头进行补充检测，造成漏检。建议：在超（超）临界锅炉的连接管道与设备、集箱间存在较多的大小头、异径管结构，如采用UT 检测，应加强工艺控制，具备条件时应采用相控阵超声检测作为补充检测。（9）P92 焊口TOFD 补充检测 某1000MW 超临界机组，主蒸汽管道（53191mm/P92）焊接接头进行常规超声波检测时，发现1 处波幅位于II 区的缺陷，缺陷长度约为35mm，按JB/T4730.3-2005 标准评定该缺陷长度超标。为了实现对

11、该缺陷的精确定量和评定，我院对该焊接接头采用TOFD 技术进行补充检测。（9）TOFD 检测结果 TOFD 检测结果：该缺陷无自身高度，长度为30mm，深度为58mm，判断为夹渣，TOFD 检测B 扫描图像如下：（9）优化建议 返 修 结 果 证 实 该 缺 陷 为 夹 渣 缺 陷，缺 陷 深 度、长 度 均 与TOFD 检测结论相吻合。用TOFD 方 法 检 测 厚 壁 管 对 接 焊 缝 时，在 缺 陷 定 量 上 均 优于 常 规 超 声 波 检 测，值 得 在 超（超）临 界 锅 炉 连 接 管 道 对接焊缝上推广使用。TOFD 方法建立在缺陷安全评定的基础上。（10）射线底片危险性缺

12、陷漏评 对某电厂6 号炉的射线底片抽查时发现，省煤器、再热器共有3 只焊口未熔合缺陷漏评（10）射线底片危险性缺陷漏评 对某电厂3 号炉安装焊口底片抽查时发现有裂纹缺陷漏评裂纹（10）原因分析 无损检测人员实际到岗到位不足（项目多，稀释现象）；没有严格执行复评制度；底片本身质量不符合要求，如黑度超标，散射线未加以控制，底片清晰度不够，当然，在射源、胶片类型选择不当时，都比较容易造成错评、漏评。（11）水压堵板阀阀体表面裂纹 某电厂#3 炉的热段管道水压堵板阀，阀体材料WC9，经表面检测，发现阀体表面有多处裂纹，经打磨发现部分裂纹深度40mm（11）水压堵板阀阀体表面裂纹（11）原因分析及优化建

13、议 该厂一期机组热段水压堵板阀，定期检验时进行表面检测抽查，发现热段水压堵阀有多处表面裂纹 监检人员针对这一情况，建议对正在安装的同一个阀门厂供货的#3 炉水压堵板阀进行表面检测，业主委托相关单位进行检测后发现也有表面裂纹现象 因该台水压堵板阀尚未服役，可以断定，表面裂纹在制造时就已产生，由于对内表面情况无法进一步评定，阀门作返厂处理 建议电厂采购合金钢堵阀时阀体增加MT 或PT 检测要求。（12）超压试验时阀门断裂 水压试验超压升压过程中，在39.6Mpa 时屏式过热器疏水管二次阀阀前短管与阀体连接的制造焊缝断裂，一次系统瞬时降压至0 该阀门为制造厂从国外厂家采购的阀门，从断面分析，阀前接管

14、与阀体间焊接接头为角焊缝结构，并且根部有未焊透缺陷。业主在征求多方意见后，将同类型阀门全部更换成全焊透结构的阀门，重做水压试验合格。同时，建议今后验收该类阀门时首先应弄清焊接结构。（13）P92 管件组织异常 某1000MW 机组，锅炉的高温过热器、屏式过热器、高温再热器的出口集箱大小头，均为P92 材质，省特检院、省电力锅检所检验人员进行硬度检测时发现有的管件硬度值偏低，共计6 个；扩大检查发现，高温再热器出口混合集箱F92 管座共有5 个硬度值偏低；屏式过热器出口混合集箱F92 管座共有14 个硬度值偏低，该P92/F92 均为国产材料。（13）P92 管件组织金相图 业主委托相关单位进行

15、金相组织分析：铁素体组织偏多 制造厂热处理不合格是造成铁素体组织偏多的主要原因 该批管件作返厂热处理，金相组织、常温机械性能合格后 用于现场安装。建议该种材料现场验收时增加100%硬度检测工作。（14）P91 管道端部缺陷 某电厂#1 炉，安装单位在热段坡口清理过程中，发现坡口端面有一条状开口缺陷，经PT 确认，确认为分层缺陷，连续长度300mm，深度（距内壁）8mm（14）预防建议 近几年来，P91 类材料管道端部缺陷发现有增多趋势，多出现在国外到货管道的两个端部，配管单位及使用单位在配管时应加强对管道端面缺陷的检测工作。（15）过热器附焊件缺陷 某电厂#2 炉，在高空安装阶段发现分隔屏、后

16、屏、末过、末再等部件的活动连接件(材质：A276-GR310 和ZGCr20Ni4Si2Mn1.5)与管子母材（材质：T91、TP347、T23、T12、TP304 等）间的连接焊缝存在裂纹、密孔类缺陷，对有裂纹的附焊件焊缝打磨至母材表面，经PT 检测裂纹尚未消除的继续打磨，共有150 余处裂纹的深度10%管子壁厚，个别裂纹已扩展穿透管子母材。（15）附焊件焊缝外观（15）无外观缺陷焊缝RT 检出裂纹（15）焊缝微观组织（50X）（15）处理情况 对有裂纹的活动连接件焊缝均进行打磨处理，打磨直至裂纹消除，若管子壁厚减薄超过10%，进行换管处理；对打磨掉的活动连接件重新焊接（全氩焊接），完成后进

17、行PT 检测抽查，共计更换连接件2 万余块。随着机组容量、参数的提升，活动连接件数量大幅增加，但相关标准、规范对该类焊缝的检查、验收标准却仅限于宏观检查，显然对于与高合金类受热面管相连的焊缝有不足之处。该类焊缝的焊接质量控制应引起制造厂的高度重视。（16）合金焊口未预热但已打底焊接完成（17）打底后长时间未盖面焊口表面裂纹（18）T91 焊口加热片宽度不够（19）P91 焊缝内超声检出且用PT 验证的裂纹（20）对口铁件未清理但已进行了UT 检测（21）高再吊挂板焊穿（水压时漏点）泄漏点（21）高再吊挂板焊穿（割管后内壁）在 超（超）临 界 锅 炉 安 装 监 检 过 程 中，我 们 认 为

18、应 重 点 关注新型耐热钢（P91、P92 等）的焊接、热处理质量 同 时 将 大 径 厚 壁 管 返 修、合 金 钢 焊 接 材 料 规 范 化 管 理、T91/T92 管 成 批 热 处 理 工 艺 等 作 为 监 督 检 验 工 作 重 点；将易 混 淆 材 料 的 材 质 复 核、异 径 管 超 声 检 测 等 作 为 重 点 抽 查内 容，并 适 当 采 用TOFD、相 控 阵 等 新 检 测 技 术 对 疑 难 缺陷进行补充检测，对缺陷进行量化、细化评估 在 制 造 遗 留 缺 陷 方 面，应 加 强 到 货 设 备 的 检 查、检 测，发现 问 题 时 应 督 促 相 关 单 位 扩 大 检 查，并 监 督 消 缺，以 保 证锅炉的整体质量 参 与 基 建 管 理 的 业 主 单 位 应 综 合 考 虑 压 缩 工 期 后 可 能 出 现的质量问题，采取相应的质量控制措施。我们的建议如下：