某超臨界機(jī)組P91管道硬度異常管段更換質(zhì)量控制全過程管理研究

周維國，劉小智

（神華神東電力有限責(zé)任公司店塔電廠，陜西 榆林 719000）

電站鍋爐主汽熱段管道中的流動(dòng)介質(zhì)為過熱蒸汽，該管道長期處于高壓、高溫的環(huán)境中運(yùn)行，因此該管道質(zhì)量有較高的要求。主蒸汽管道及再熱蒸汽管道實(shí)際服役過程中會(huì)發(fā)生一系列材料組織與性能的變化，其中管道硬度異常是該管道性能惡化的一種類型，這會(huì)導(dǎo)致的管道強(qiáng)度下降，造成嚴(yán)重的安全隱患。出現(xiàn)管道硬度異常后，需對(duì)管道進(jìn)行更換，但是影響更換段管道質(zhì)量的有多方面影響，更換過程中或更換后質(zhì)量不達(dá)標(biāo)情況經(jīng)常出現(xiàn)，因此本文針對(duì)P91管件，提出了主汽熱段管道硬度異常更換質(zhì)量控制全過程管理方法，通過對(duì)更換段管道的加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、施工等各階段進(jìn)行質(zhì)量控制，使管道更換過程標(biāo)準(zhǔn)化，確保更換后質(zhì)量合格，同時(shí)其他管道更換也可借鑒該方法。

1 主汽熱段管道質(zhì)量控制全過程管理

管材本身質(zhì)量合格是管道質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，如果管材本身不合格，那么后續(xù)的施工及檢驗(yàn)就毫無意義，因此應(yīng)在源頭處對(duì)管材質(zhì)量進(jìn)行控制，主要是對(duì)管材進(jìn)行出廠檢驗(yàn)和入廠檢驗(yàn)。

1.1 出廠檢驗(yàn)

出廠檢驗(yàn)主要是檢查管材的生產(chǎn)是否合格，檢驗(yàn)內(nèi)容包括材質(zhì)、外觀、尺寸、性能、內(nèi)部缺陷等。檢驗(yàn)指標(biāo)包括光譜檢測、硬度檢測、金相檢測、超聲檢測、磁粉檢測、測量尺寸、橢圓度、厚度等，上述指標(biāo)均應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在驗(yàn)收過程中，還應(yīng)對(duì)管材生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)材料牌號(hào)、爐批號(hào)、熱加工工藝等進(jìn)行驗(yàn)收，得到書面材料質(zhì)量證明書。具體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)依據(jù)DLT 438-2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》。

1.2 入廠檢驗(yàn)

運(yùn)輸過程也可能造成材料的質(zhì)量問題，因此有必要對(duì)管材進(jìn)行入廠驗(yàn)收。入廠驗(yàn)收內(nèi)容與出廠驗(yàn)收的內(nèi)容相同，另外還應(yīng)對(duì)出廠未檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)全。材料的出廠及入廠檢驗(yàn)應(yīng)由第三檢驗(yàn)單位及采購單位共同進(jìn)行，并記錄相應(yīng)驗(yàn)收結(jié)果，出具驗(yàn)收報(bào)告。

確定管材質(zhì)量合格后，可以進(jìn)行管材更換施工，主要為環(huán)切、焊接以及熱處理施工。施工質(zhì)量對(duì)管道質(zhì)量影響巨大，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制，主要控制環(huán)節(jié)包括開工前檢驗(yàn)、現(xiàn)場環(huán)切檢驗(yàn)、焊接前檢驗(yàn)、熱處理前檢驗(yàn)及熱處理后檢驗(yàn)。

1.3 開工前檢驗(yàn)

開工前檢驗(yàn)主要是對(duì)施工人員、設(shè)備、工藝等進(jìn)行檢驗(yàn)。在開前首先對(duì)工方高壓焊工依據(jù)DL-T 679-2012《焊工技術(shù)考核規(guī)程》進(jìn)行相應(yīng)管件入廠實(shí)操考試，對(duì)熱處理人員按照《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行理論考試。然后應(yīng)對(duì)焊接設(shè)備以及熱處理設(shè)備的有效期進(jìn)行檢測。最后還應(yīng)審查施工方相同規(guī)格材質(zhì)的焊接工藝評(píng)定報(bào)告。

1.4 現(xiàn)場環(huán)切檢驗(yàn)

P91管件現(xiàn)場環(huán)切前驗(yàn)收由施工單位組織相關(guān)驗(yàn)收人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)收。環(huán)切前要檢查管件是否固定好，根據(jù)圖紙復(fù)核管件尺寸并確定環(huán)切位置，在環(huán)切位置兩側(cè)檢測硬度并與原始報(bào)告對(duì)比。環(huán)切完成后及時(shí)清理管件并對(duì)封堵，最后對(duì)管件坡口進(jìn)行外觀檢測，進(jìn)行MT/PT復(fù)檢。

1.5 焊接前驗(yàn)收

P91管件現(xiàn)場焊接前驗(yàn)收由施工單位組織相關(guān)驗(yàn)收人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)收。主要驗(yàn)收人員資質(zhì)、焊接工藝、焊接設(shè)備、焊接材料等內(nèi)容，具體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）審查焊工是否有焊接此類鋼的資質(zhì)證書。

（2）是否有簽批后的焊接工藝、熱處理工藝。

（3）焊接人員是否實(shí)操考試合格。

（4）焊機(jī)現(xiàn)場檢查是否合格。

（5）檢查坡口內(nèi)外壁兩側(cè)15mm～20mm范圍內(nèi)的鐵銹、油污等污物，PT/MT檢驗(yàn)合格，尺寸符合圖紙要求。

（6）是否采取防風(fēng)、防雨措施。

（7）檢查充氬保護(hù)氣室制作完畢，范圍以坡口中心兩側(cè)各200mm～300mm處，可溶紙或其它可溶材料，用耐高溫膠帶粘牢制成密封氣室。

（8）中頻感應(yīng)熱處理機(jī)均就位并調(diào)試完畢，處于良好狀態(tài)，檢測后的熱電偶準(zhǔn)備就緒，設(shè)置數(shù)量符合技術(shù)要求。

（9）熱處理電源（電纜）檢查完好。

（10）管道對(duì)口前聯(lián)系值長等相關(guān)人員，防止出現(xiàn)由于系統(tǒng)操作，出現(xiàn)焊接管道處返風(fēng)、返水等問題發(fā)生。

（11）管道內(nèi)壁清理干凈，無異物遺留。

（12）兩端管件完全固定完畢，母管無晃動(dòng)。

（13）檢測單位檢驗(yàn)焊口兩邊管道的硬度并且做好記錄。

（14）外觀檢查，檢查是否有損傷或者劃痕。

（15）焊條驗(yàn)收合格，300℃烘干2h。

（16）對(duì)口應(yīng)采用專用的對(duì)口卡具，不得強(qiáng)行組對(duì)，對(duì)口時(shí)應(yīng)做到內(nèi)壁齊平，如有錯(cuò)口，其錯(cuò)口量不超過壁厚的10%，且不大于1mm。對(duì)口前應(yīng)仔細(xì)檢查坡口處母材是否有缺陷，如有應(yīng)另行處理，點(diǎn)焊用的焊接材料、焊接工藝和選定的焊工技術(shù)條件應(yīng)與正式焊接時(shí)相同，大口徑管點(diǎn)焊時(shí)，間隙為3mm～5mm，點(diǎn)焊可采用“定位塊”固定，定位塊材質(zhì)應(yīng)與母材相同。

（17）現(xiàn)場焊接過程中，電廠見證人員見證焊工人數(shù)及連續(xù)作業(yè)時(shí)間。

（18）跟蹤電加熱150℃～200℃（GTAW/氣體保護(hù)焊）、200℃～250℃（SMAW/電弧焊）。

（19）必須采用多層多道、小規(guī)范進(jìn)行焊接，焊層厚度盡量薄，每層焊道厚度不超過4mm；擺動(dòng)焊接時(shí)，焊條擺幅不超過焊條直徑的4倍，每層焊道必須清理干凈，嚴(yán)禁使用榔頭鏨子清理，以防產(chǎn)生再生裂紋。

1.6 熱處理前驗(yàn)收

P91管件現(xiàn)場熱處理前驗(yàn)收由施工單位組織相關(guān)驗(yàn)收人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)收。主要是對(duì)人員資質(zhì)、熱處理工藝等進(jìn)行檢查，具體驗(yàn)收內(nèi)容為：

（1）熱處理工資質(zhì)是否符合要求。

（2）當(dāng)焊接接頭不能及時(shí)進(jìn)行熱處理時(shí)，應(yīng)于焊后立即做加熱溫度為300℃～350℃、恒溫時(shí)間為2h的后熱處理。

（3）焊后熱處理采用多路輸出、多點(diǎn)測溫，且加熱器與熱電偶一一對(duì)應(yīng)，焊口上、下溫度始終保持一致，使熱處理焊口在升、降溫速度以≤150℃/h為宜。

（4）加熱裝置的布置、溫度控制及加熱范圍、保溫層厚度、溫度測點(diǎn)的安裝方法、位置和數(shù)量符合工藝要求及現(xiàn)場安全要求，符合DLT 869-2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》、DLT 819-2010《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)要求。

（5）P91管件加熱溫度為760℃熱處理恒溫溫度誤差±5℃；恒溫時(shí)間正偏差小于15%且不超過1/4h；負(fù)偏差為零；加熱范圍內(nèi)任一環(huán)向平面內(nèi)的外表面最大溫差小于50℃。升、降溫速度以≤150℃/h，降溫至300℃時(shí)，可不控制，冷卻至室溫。

1.7 熱處理后驗(yàn)收

管件現(xiàn)場焊接后驗(yàn)收由施工單位組織相關(guān)驗(yàn)收人員到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行驗(yàn)收。驗(yàn)收的主要內(nèi)容有：

（1）檢查管道和管件的表面質(zhì)量是否符合要求。

（2）焊縫、接管座角焊縫的無損探傷是否合格。

（3）工藝參數(shù)在控制范圍以內(nèi)，并有自動(dòng)記錄曲線。

（4）焊接熱處理記錄曲線與工藝卡吻合。

（5）焊件（焊縫）表面無裂紋、無異常。

（6）主汽、再熱熱段管段焊縫的金相組織和硬度檢驗(yàn)是否合格。

（7）檢查熱處理曲線圖標(biāo)注處理設(shè)備名稱及焊口編號(hào)時(shí)間。

（8）檢查P91鋼安裝、熱處理焊口，熱處理后100%硬度檢驗(yàn)。檢驗(yàn)位置為焊接接頭的焊縫和母材，P91鋼焊縫金屬的硬度控制范圍為185HB～270HB，P91鋼母材185HB～250HB（15NiCuMoNb5-6-4硬度185HB-255HB）。

2 實(shí)施案例

某電廠660MW機(jī)組使用東方鍋爐股份責(zé)任公司設(shè)計(jì)的DG2025/25.4-Ⅱ6型鍋爐，該機(jī)組2015年12月2日試運(yùn)行結(jié)束后投入使用，2016年6月進(jìn)行檢修，發(fā)現(xiàn)再熱熱段管道8段硬度超標(biāo)，不符合DL/T438-2009《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》對(duì)P91管材180HB-250HB要求，經(jīng)專家論證后決定進(jìn)行更換。2016年11月份機(jī)組停備檢修繼續(xù)進(jìn)行硬度普查，再熱熱段管道又發(fā)現(xiàn)2段硬度超標(biāo)，主汽管道1段超標(biāo),主給水止回閥、閘閥兩側(cè)共4個(gè)過渡管硬度超標(biāo)。上述硬度異常管道規(guī)格、材質(zhì)見表1。

表1 硬度異常管道尺寸及材質(zhì)

2017年4 月18 日～4月19日部分管段生產(chǎn)完成，委托第三方檢驗(yàn)單位對(duì)東方鍋爐廠生產(chǎn)的11段管道進(jìn)行出廠檢驗(yàn)，如圖1所示。出廠檢驗(yàn)主要是對(duì)硬度以及金相進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)果顯示管道硬度及金相均合格。

圖1 出廠檢驗(yàn)

圖2 入廠檢驗(yàn)

7月28 日～7月29日主給水過渡段、彎頭生產(chǎn)完成，委托第三方檢驗(yàn)單位對(duì)河北對(duì)渤海重工，河北滄海2家單位生產(chǎn)的4個(gè)熱段彎頭、1段直管、4段主給水過渡段進(jìn)行出廠硬度、金相驗(yàn)收，檢驗(yàn)結(jié)果顯示管材硬度及金相均合格。

8月初所有管段供貨到廠，委托第三方檢驗(yàn)單位依據(jù)DL/T438-2016《火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》、GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》、JBT3375-2002《鍋爐用材料入廠驗(yàn)收規(guī)則》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行入廠檢驗(yàn)，如圖3所示。出廠檢驗(yàn)為進(jìn)行磁粉檢驗(yàn)及超聲檢驗(yàn)，因此在入廠檢驗(yàn)中除了硬度、金相檢驗(yàn)外，還進(jìn)行了磁粉和超聲檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果顯示硬度、金相、磁粉Ⅰ級(jí)、超聲Ⅰ級(jí)等檢驗(yàn)均合格。

管材檢驗(yàn)合格后，于9月16日開始實(shí)施換管工作，如圖3所示。在施工過程中同時(shí)進(jìn)行了開工前檢驗(yàn)、環(huán)切前檢驗(yàn)、焊接前檢驗(yàn)、熱處理前檢驗(yàn)、熱處理后檢驗(yàn)，檢驗(yàn)過程嚴(yán)格執(zhí)行DL/T 868-2004《焊接工藝評(píng)定規(guī)程》、DL/T 869-2012《火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程》、DL/T 819-2010《火力發(fā)電廠焊接熱處理技術(shù)規(guī)程》，逐級(jí)驗(yàn)收層層把關(guān)于10月12日換管全部結(jié)束。

圖3 施工過程及驗(yàn)收

管道更換完成后，委托第三方檢驗(yàn)單位對(duì)換管的39道口宏觀、測厚、超聲、磁粉、硬度、金相、光譜進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果顯示現(xiàn)異常，超聲、磁粉均評(píng)為Ⅰ級(jí)，檢驗(yàn)合格，鍋爐水壓試驗(yàn)一次性成功，管道更換后質(zhì)量合格。

3 結(jié)語

為了保證主汽熱段管道硬度異常更換段質(zhì)量，本文提出了管道更換質(zhì)量控制的全過程管理方法，是對(duì)管材出廠、入廠、施工前、環(huán)切、焊接、熱處理等環(huán)節(jié)進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)督與檢驗(yàn)。某電廠采用該方法進(jìn)行了管道更換工作，更換后管道各項(xiàng)指標(biāo)合格，性能良好，水壓試驗(yàn)一次性成功，滿足使用要求，該方法能夠有效控制更換段管道質(zhì)量。