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1、600MW等级火电机组金属材料主要问题及其监督,一、P91、P92蒸汽管道运行中主要问题二、奥氏体耐热钢的性能特点三、近年来事故案例华北电力科学研究院有限责任公司蔡文河,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,1、P91蒸汽管道和集箱的检验与主要问题组织异常：金相组织不合格,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,硬度偏低：140-160HB、160-180HB 表面硬度偏低；整体硬度偏低；周向硬度分布不均，且硬度偏低；径向硬度分布不均，且表面硬度偏低；经热加工的管件弯曲部分硬度偏低；,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,复膜金相、现场金相 马氏体板条消失、出
2、现铁素体硬度测试 ASME:硬度250HB：控制韧性 DL/T438:硬度180HB：控制强度,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,硬度方法及特点 台式布氏硬度计：精度高，测量准确（冲击力与压痕的“近似原理”）便携里氏硬度计：里氏值精度高，直读换算不准 GB/T13794 金属里氏硬度 试验方法 锤击式硬度计：原理接近布氏硬度原理，但误差较大,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,GB/T13794金属里氏硬度试验方法测试要求 碳钢、低合金钢、铸钢；弹性模量E210 000N/mm2；对特定材料，需要进行对比试验，得出换算关系；（P91的弹性模量E 218 000N/
3、mm2）显然，直接获得布氏硬度，必然存在误差。经验表明比实际布氏硬度低10-30HB不等,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,对于现场检查：记录里氏值，不要直接读数，不能按照 GB/T13794进行换算；进行硬度对比试验；将已测试数据再进行换算；对已运行P91管道进行硬度复测，掌握其现状；,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,监督措施：1、硬度测试，记录里氏值、摸索规律；2、P91/P92里氏与布式硬度值对比关系；3、对低硬度管材进行现场测定、评估；4、10万小时后安
4、全性评价；,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,2、P92运行后焊缝开裂问题案例1：泰州电厂1000MW机组P92集箱开裂 2号锅炉型号为：HG-2953/27.46-YM1 由哈尔滨锅炉厂供货，在日本三菱重工业株式会社提供技术支持，为该电厂设计的。09年10月机组大修，大修前机组运行了1年3个月，大概在1万小时左右。末级过热器出口联箱焊缝开裂。,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,开裂性质 超声波发现大量缺陷反射信号，经过解剖发现这些缺陷都是裂纹缺陷。之后对同种材质的末级再热器集箱进行了检验，结果发现存在较大裂纹缺陷，裂纹明显带有扩展性质，并延伸到了母材。,一、P
5、91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,缺陷性质分析基本上排除边缘未熔合缺陷，该焊缝为TIG焊，不应该存在夹渣缺陷，如果焊接过程中氩气保护不好，很有可能存在气孔缺陷，从密集的反射波看及有可能存在密集气孔缺陷，但是对反射波比较高的回波有可能是密集气孔间开裂，但是所有反射波都不具有长度，应该排除气孔间开裂的可能，结合P92钢材质、焊接特性，最终判定所有反射波大部分为裂纹缺陷。,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸
6、汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,1000MW机组的集箱布置相对某些亚临界或超临界机组来说还是相对简单的，集箱数量也不是很多，使用P92材质集箱相对也并不多，只是在末级过热器出口集箱和末级再热器出口集箱上使用了P92材质集箱，但P91材质集箱相对还是比较多的。超超临界机组采用P92材质比较多的部件是主蒸汽和再热蒸汽管道，真正在锅炉本体上使用到不是很多。,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,末级过热器出口联箱材质P92，规格为559130，分左右两个对称布置，每个集箱中部接有出口三通一个，焊缝部位实际厚度114.3。两个集箱共计12道对
7、接焊缝，其中封头焊缝4道，三通两侧对接焊缝4道，筒体对接焊缝4道。三通焊缝中有2道为自动焊焊缝，筒体对接焊缝中有3道自动焊焊缝（共计5道），其余为手工焊焊缝。,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,案例2：山东某发电厂P92钢管道和联箱开裂机组容量为1000MW，锅炉是G3000/26.15-1，2006年12月投产，在累计运行约0.5万小时进行检修。对66个P92钢管道和联箱厂家埋弧焊焊缝进行检验，存在表面裂纹的焊缝有24个，占36%其中有2个焊缝存在整圈表面裂纹，1个焊缝存在半圈表面裂纹，10个焊缝存在多处表面裂纹。,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91
8、、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,案例3：某厂P92材质主汽管道开裂裂纹发生环焊缝与管道母材的熔合线上，位置与走向完全与焊缝熔合线重合。开裂长度达370mm的环向裂纹2007年7月投运至2009年3月首次大修，仅运行了1年8个月，约1.1万小时。规格54085mm，运行温度605、压力26.25MPa,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,一、P91、P92蒸汽管道和集箱运行中的主要问题,监督措施：1、大修制度：对于超临界机组，第2年大修或专项检修；2、检查部位：对接焊缝（包括
9、管件）；3、检查方法：UT、MT、HT、ME；4、分析产生原因、制定相关判废标准；,二、奥氏体耐热钢的性能特点,1、主要材料：TP304H、TP347H、Super304H、HR3C主要性能：推荐的使用温度上限（）1000小时的蒸汽氧化速率（m）,二、奥氏体耐热钢的性能特点,二、奥氏体耐热钢的性能特点,2、选用原则一是高温蠕变性能，二是烟气腐蚀性能，三是蒸汽腐蚀性能。3、主要问题：异种钢早期开裂；氧化皮脱落造成堵管；晶粒不均匀的影响；高温运行后力学性能的下降；变形加工引起马氏体相变；超温运行的不良影响；,二、奥氏体耐热钢的性能特点,4、监督措施蒸汽氧化性能测试；内壁喷完：内壁喷丸可以使管内壁晶
10、粒碎化，利于晶内Cr元素的扩散速度，保证管内壁表层中的Cr含量，有利于形成致密的Cr2O3薄膜，提高了抗蒸汽腐蚀性能。,二、奥氏体耐热钢的性能特点,（a）未喷丸表面（b）喷丸表面Super304H 钢管运行氧化后的氧化膜形貌(7000h)未经喷丸处理的管子表面发生了较严重的氧化如图(a)，氧化皮总厚约为400m，并已有分离剥落倾向。而经过喷丸处理的管子在相同运行条件下，氧化膜厚度是未处理管的1/4，约为100m。,二、奥氏体耐热钢的性能特点,（a）未喷丸表面（b）喷丸表面Super304H 钢管氧化膜形貌(24h)喷丸试样内壁表面比未喷丸试样的氧化膜更平坦、致密，并且喷丸试样内壁表面氧化膜中C
11、r 元素明显高于未喷丸试样见表，证明了喷丸有助于提高管子内壁表层Cr含量，利于提高Surper304H管子的抗高温蒸汽氧化性。,二、奥氏体耐热钢的性能特点,三、近年来事故案例,1、过热器集箱角焊缝开裂,三、近年来事故案例,2、异种钢接头早期失效,三、近年来事故案例,3、新投产汽包内衬板焊缝开裂,三、近年来事故案例,三、近年来事故案例,5、仪表管座角焊缝开裂,三、近年来事故案例,6、机炉外管冲刷减薄,三、近年来事故案例,7、高温管道焊接三通角焊缝裂纹,三、近年来事故案例,8、汽包给水管座锻件端部开裂,三、近年来事故案例,9、再热热段三通下部焊缝开裂,三、近年来事故案例,10、下降管锻件端部裂纹,三、近年来事故案例,11、垢下腐蚀,谢 谢！,
