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1、开封火电厂2600MW机组扩建工程1#机组金属监督专业施工技术总结1 工程概况1.1工程概述：开封火电厂扩建工程为两台600MW超临界燃煤发电机组，由中国电力投资集团公司、深圳市能源集团有限公司和开封市建设投资有限公司共同投资筹建。我公司主要承担#1机组和部分公用系统的安装工作。机组主要设备简介如下：A：锅炉：东方锅炉厂生产的型号为DG1900/25.4-II1型、超临界、直流、单炉膛、一次再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型锅炉。B：汽机：东方汽轮机厂生产的型号为N600-24.2/566/566、超临界、一次中间再热三缸四排汽单轴双背压凝汽式机组。额定转速：3000
2、r/min，旋转方向：逆时针（从汽轮机向发电机看），回热抽汽级数：8级（3级高加+1级除氧+4级低加）。 1.2工程特点1.2.1工程所涉及到的钢材锅炉水冷系统主要材质为SA-213T2、SA-213T12、过热器系统使用SA-213T12、12Cr1MoV、T23、TP347H、SA-213T91,再热系统入口为SA106C，蛇形管和高温再热器为SA-213T12、12Cr1MoV、TP347H、SA-213T91,四大管道中主蒸汽、再热热段材质为SA-335P91、主给水材质为WB36(15NiCuMoNb5)，再热冷段材质为SA-106C、A672B70CL32，启动系统材质为12Cr1
3、MoV 。汽机高温螺栓材质为45Cr1Mo1V、2Cr12NiW1Mo1V，缸体材质相当于12Cr2Mo1。其他1.2.2金属监督的规范、标准本工程金属监督的规范、标准主要以中华人民共和国电力行业规范、标准为主，但对于一些有特殊要求的则采用国家规范、标准。例如：对于一些外围管道、双面施焊的管道和图纸有特殊要求的，则执行国家标准GB3323-2005（射线检测）、GB11345-89（超声波检测）。1.2.3金属监督的范围1.2.3.1无损检测的范围主要依据火力发电厂焊接技术规程DL/T869-2004的规定进行检测，检测的范围包括锅炉受热面焊口；四大管道及其旁路管道；导汽管道；汽机中低压管道和
4、锅炉附属管道；高温合金钢螺栓；一些外围管道的焊接等。1.2.3.2理化检测的范围主要依据火力发电厂金属技术监督规程DL438-2000的规定进行检测，检测的范围包括工作温度大于和等于450的高温承压金属部件（含主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道、过热器管、再热器管、联箱、阀壳和三通），以及与主蒸汽管道相联的小管道；工作温度435的导汽管；工作温度3.82MPa的锅筒；工作压力5.88MPa的承压汽水管道及部件（含水冷壁、省煤器管、联箱和主给水管道）；汽轮机大轴、叶轮、叶片、发电机大轴、护环、风扇叶；工作温度400高温合金钢螺栓；工作温度435的汽缸、汽室、主汽门。另外所有自购合金钢零部件和管材在安装
5、前要100%进行光谱分析，验证其钢号，防止错用。1.2.3.3对于电力建设施工及验收技术规范有特殊规定的对于此部分检测的范围，执行电力建设施工及验收技术规范锅炉机组篇、汽轮机机组篇和管道篇的特殊规定。如对锅炉所有合金钢部件（不包括16Mn等低合金钢）安装前后进行100的光谱复查；汽机凝汽器冷却管安装前应抽查管子总数的5进行涡流探伤，抽样方法按箱号确定，要具有代表性。1.2.3.4合同有特殊规定的对于施工合同有特殊要求检验则满足标准、规范的基础上，同时满足合同的要求。1.3主要工程量金属监督的主要工程量见表1：表1：金属监督的主要工程量一、无损探伤检验项目检验数量检验当量不合格当量一次探伤合格率
6、锅炉受热面357273572727899.22%汽水连接管10602745899.71%四大管道2881852799.62%锅炉附属管道144318240100%汽机中低压管道10032574799.73%小计395214472230099.33%二、理化检验检验项目检验数量（点/件）不符合数量光谱检验399192点14924点（3件更换，其他厂家出具代用书）硬度测试1438件0厚度测试108件0金相检验2302 主要项目工期本工程于2007年10月开始吊锅炉钢架，于2008年4月15日锅炉受热面开始地面组合，2008年9月4日锅炉水压试验结束，2008年10月28日汽机扣缸结束，2008年1
7、2月机组168小时试运结束，机组顺利移交，历时工期为14个月，创下了同类型机组的最短施工记录。金属监督的主要工期见表2：表2：金属监督的主要工期主 要 项 目 名 称起 始 日 期锅炉受热面检测2008.4-2008.9四大管道及其旁路检测2008.8-2008.11锅炉附属管道检测2008.7-2008.11汽机中低压管道检测2008.5-2008.113 金属检测施工管理、检测工艺3.1、人员设备本工程受监焊口约计38000多道，金属检测工作从年初循环水管探伤开始，到2008年4月15日锅炉受热面地面开始组合，检测工作逐步进入高峰，期间汽机中低压管道地面组合同步进行，到9月4日锅炉水压试验
8、结束，检测高峰期结束，检测工作逐步进入汽机侧本体和四大管道、汽机中低压管道的安装上，一直持续到机组冲管恢复结束，检测工作基本结束。和同类型机组相比，焊口数量不算很多，但工期相对紧张，加之安装吊装焊接任务重，挤压占用射线探伤时间，需要投入足够的人员探伤设备，才能满足检测工作需要。本工程检测人员配备主要包括无损探伤和理化检测人员，人员配备如下：射线探伤持证人员： 6名（包括一名证人员，三名级证，其他为级证）超声波探伤持证人员：6名（包括一名证人员，两名级证，一名级证）涡流探伤持证人员：1名（持有级证）表面探伤（含MT、PT）持证人员：2名（持有级证）光谱、金相持证人员：4名（两名级证，两名级证）辅
9、助人员平均18名，持有上岗证。本工程射线检测高峰期（锅炉受热面抢水压阶段），射线探测投入X射线探伤机6台，射线探伤机3台，超声波探伤仪器4台，磁粉探伤仪1台，光谱仪4台，硬度仪2台，测厚仪1台，金相检测仪、涡流探伤仪、直读式光谱仪根据工程进展临时调配，各一台。其他的消耗性材料包括渗透探伤剂、超声波试块、胶片和暗盒等根据现场材料需要灵活配备，满足工程需要。3.2、检测工艺本工程中检测工艺的控制主要通过金属监督专业施工组织设计、射线、超声波、磁粉、渗透、涡流、光谱、硬度、厚度、金相作业指导书以及检测工艺卡的制定来保证。检测工艺严格执行规范、标准的规定，并且还要在实际工作中积极摸索新工艺以提高检测质
10、量及检测结果的准确性。3.2.1、射线检测锅炉受热面小径管检测以射线探伤为主、超声波探伤为辅。对一些特殊部件，如SA213T91材质的屏式过热器出口、高温过热器、高温再热器出口部件执行100的射线检测。水冷壁系统执行80的射线检测，个别部位进行超声波探伤。其他部件射线探伤比例不少于50，总检验比例100。对于锅炉受热面小径管射线探伤，采用双壁双影透照，透照参数采取高电压、短时间，焦距一般控制在700mm左右，保证透照有效长度。对于射线探伤，焦距一般选择400mm，来保证透照几何不清晰度g的要求。胶片一般使用AGFA TESTIX C7或是柯达的工业射线探伤胶片，品质比较稳定。为了减少边蚀效应和
11、减小背散射，增感屏前后屏均采用0.1mm的铅箔。为了保证对裂纹的检出率，双壁双影的开口一般严格控制在3-10mm之内。对于壁厚不一样的焊口，使用焦距对曝光量进行补偿，从壁厚较大的一侧往较薄的一侧翻口，使两侧黑度都在标准规定范围内。射线探伤设备的选取根据焊口位置灵活选用，总的原则尽可能选择灵敏度较高的X射线探伤设备，对于透照厚度较大工件，例如低过吊挂管，以及透照位置困难的部件，例如螺旋水冷壁、再热器、过热器安装等，采用射源进行透照。对于外径大于89mm的焊接接头，采用铅标记尺或搭接标记定位。分段透照数量应综合考虑底片几何不清晰度和透照厚度比（K）的影响，一般根据最小透照焦距，从射线检测标准的附图
12、上查找。对于壁厚大于70mm的焊接接头，除了材质为SA-335P91的需要一次连续焊接完毕的主汽和屏过出口连接管，一般需要进行中间探伤。中间探伤时，应选用专用暗盒，使胶片紧贴焊缝，避免缺陷放大。底片识别标记应包括以下内容：工件编号、对接接头编号、部位编号、焊工代号和透照日期。返修后的对接接头透照部位还应有返修标记R1，R2(数码1，2为返修次数)，加倍检测的焊口应有加倍标记“JB”。定位标记和识别标记均需距离焊缝边缘至少5mm，并在底片上显示。底片黑度控制在2.03.5之间。底片的有效评定区域内不应有假缺陷或其它妨碍评定的伪缺陷。底片按检测项目分类保存，每张底片应有夹片纸，底片放置在专用底片袋
13、中。3.2.2、超声波检测超声波检测主要分小径管、中厚壁管道、汽机高温螺栓等。检测重点是SA335-P91材质的主蒸汽、再热热段管道的裂纹检测。常见的裂纹有焊接冷裂纹、填料过程中的收弧小裂纹。因为裂纹面与超声波入射角度的关系，缺陷反射能量不一定很高，尤其是小裂纹。但仔细分析裂纹反射波形，几乎都有一个共同的特点，就是波根有一定的宽度，顶部有分叉。对此类缺陷要重点关注，防止漏检。对于根部未焊透的检测，应采用5MHZ-K1探头检测结合根部锯齿槽来对该类型缺陷进行判断。对于未熔合缺陷的判断，重点结合缺陷反射能量和缺陷的水平位置，重点检测坡口熔渣型未熔合。工程中发现的坡口熔渣型未熔合缺陷见下图1。对于S
14、A-335P91材质的超声波检验，要注意声速变化引起的K值变化，尤其是K2、K2.5的探头，K值变化较大，应选用P91材质的对比试块来测试探头参数和绘制距离波幅（DAC）曲线。高温螺栓的超声波检验一般用螺栓丝扣波来调节仪器，综合使用纵波小角度直探头和横波斜探头进行扫查，重点检查螺栓丝扣裂纹缺陷。图1：主蒸汽29焊口坡口未熔合缺陷（规格587.178，材质SA335P91）现场检测结束后应填写超声波探伤记录，作为原始资料备查。3光谱、硬度、金相检测光谱分析重点做好Cr、Mo、V元素的半定量分析。半定量的时候，应至少根据两组谱线共同判定，根据综合分析结果来确定含量。注意根据分析试样合金元素选择正确
15、的分析条件，包括分析电极、分析电压、电流，燃弧时间，极距等。分析高合金部件时，分析结束后打磨燃弧点。光谱分析时，还应特别注意电极污染，要经常对电极进行清理，去处粘连金属。硬度检测要注意检测点的表面光洁度要求，注意区分有效测量数和无效数，每组测量5点，得出平均值作为一个有效测量结果，每组的最大最小值和平均值相差不能超过15HLD。对于焊口的检测，外径大于273mm的焊接接头，测量点不能少于两点。金相检测注意抛光方式的选择，现场一般使用化学抛光液，和玻璃器皿有反映，时间长了抛光效果不好。实际分析的时候要根据不同材料和检测目的选择正确的浸蚀液，注意掌握好浸蚀时间，防止浸蚀不足或过浸蚀。试样照相的时候
16、，注意选择正确的曝光参数，例如光圈，快门速度等，一般选择微距拍照方式，光圈要稍微调大点，保证照片成像清晰。最好选用的数码相机有延迟曝光功能，能提高成像质量。对组织的观察，要根据工件处理工艺，结合标准图谱，给出正确结论，以免误判。4 施工工艺优化情况4.1直读式光谱仪的应用 对一些光谱分析位置困难、微合金元素较多材质分析比较困难、一些精密部件的材料的材质分析，在本工程上首次采用直读式光谱仪进行分析，分析结果直观可靠。例如，在高再入口集箱热工管座的分析中，发现连接焊缝存在错用，SA-213P12/15CrMo，连接焊缝使用碳钢焊条，管座较小，分析困难，为了进一步进行确认，使用了直读式光谱仪进行检测
17、，验证了分析结果，最后，进行了更换。以后，将加强该设备在工程中的应用范围，特别是汽机的一些精密设备，应大量推广直读式光谱仪的使用。直读式光谱仪在本工程应用见图2。图2：直读式光谱仪分析高再管座角焊缝4.2、 螺旋水冷壁角部焊缝射线探伤工艺优化超临界机组螺旋水冷壁角部安装焊缝的射线探伤一直是一个难题。主要是布置胶片困难，安全风险系数大。有时候，一次曝光，需要人员从炉膛内部的软爬梯上上下几十米，工作强度大、探伤效率低、安全风险大。为了改进这种传统的探伤工艺，射线探伤人员根据现场条件，专门设计了专用布片夹，使所有的布片工作都在炉膛外部完成。起到了很好的效果。具体见图3。图3：螺旋水冷壁角部焊缝探伤专
18、用布片工具和现场模拟布片图5 施工及调试中遇到的问题和解决办法5.1工期短、任务重、人员少、射源缺本工程的主要特点是安装工期短。受到设备到货不及时，加之今年受北京奥运会影响，放射源购置受到影响，都对检测工作量最大的射线探伤造成了不小的影响。为了不影响整个工程的安装工期，金属检测工作做了充分的策划和准备，联系了社会上的检测资源，配备了足够的人员和设备，满足了整个检测工作的需要，没有发生检测工作不及时影响工期和造成大面积返工的现象。抢工期带来的负面影响是压缩射线探伤时间，每天只有中午12点13点，凌晨3.306.30共计4个小时的探伤时间，造成人员疲劳，效率低下，检测成本增加。以后应积极和安装部门
19、协调沟通，增加射线探伤时间。5.2SA213-T91/SA335-P91 焊接裂纹的问题和其他机组同类型的机组一样，本工程的锅炉受热面SA-213T91材质的屏式过热器出口、高温过热器进出口、以及SA335P91材质的主蒸汽管道、再热热段管道，都发现了裂纹。小径管裂纹一般为垂直于焊缝或稍有倾斜的横向裂纹，长度约为3mm左右，一般发生在根部打底或第二遍填料的部位，初步分析裂纹产生的原因可能是焊接预热温度不够（火把加热）、焊接厚度过大等。该类型的裂纹由来已久，一直也没有得到很好的根治，大口径管道焊接冷裂纹产生的原因也和预热温度、层间温度有很大的关系。焊接裂纹的产生，除了规范焊工严格执行焊接工艺外，
20、也给检测工作带来了很大的挑战，一旦漏检，后果将非常严重。除此之外，屏过进口SA-213T23材质刚开始焊接的时候，发现过根部氧化发渣的现象，后来和焊接部门进行了沟通，采取了根部冲氩保护的焊接工艺，保证了接头的质量。图4为再热热段裂纹缺陷超声波反射波形和缺陷照片。图4：再热热段43焊口超声波检测反射波和裂纹实物照片所以，对主蒸汽等SA-335P91材质的超声波检验，是质量控制的一个重点，应该由经验较丰富的检测人员来实施，防止裂纹缺陷的漏检。为了提高对SA-213T91材质小径管焊接接头裂纹的检出率，实际检测中，采用了双胶片技术，即在一个暗盒袋里面装两张胶片，中间用双面增感屏隔开，两张底片的黑度都
21、应满足2.53.0的要求，分别评定，确保裂纹不被漏检。上述工艺对裂纹的检出率起到了很好的效果。5.3、设备和自购材料的质量问题在1机组的锅炉、汽机设备安装中，发现了很多的设备缺陷，一些是材料的错用，例如用0Cr18Ni9代替1Cr18Ni9Ti，主要是受热面的一些辅助元件，厂家都出具了代用通知单。受热面管子的密封条发现有用碳钢代替合金钢的、都进行了更换。比较严重的是一些受热面管子制造质量比较差，突出表现在高再出口、高温过热器进口管道，发现了表面轧制的折叠缺陷，有的纵深深度达到了管壁厚度的20。高温再热器折叠缺陷见图5所示。按照业主的要求，对这些部位的安装焊缝及两侧母材进行了渗透探伤，不合格的管
22、子进行了更换。另外就是有些T91/P91材质的管子硬度偏低，现场也进行了金相的抽检，但由于检测人员技术水平和仪器设备所限，没有发现硬度偏低的根源，对这类型的管子没有进行处理。自购材料和阀门也发现了材料错用的问题，比较严重的是通过宏观金相检测，发现了很多有缝焊接钢管冒充无缝钢管的现象，检测人员配合物资部门，对该类型的管子都进行了割管宏观检验，发现冒充无缝钢管的现象，一律更换。图5：锅炉高温再热器出口母材表面折叠裂纹（材质 SA-213T91,514）6、安全管理金属检测工作的安全管理重点是射线防护、放射源的管理、高空坠落以及用电的安全管理。检测工作开始之前，检测部门对检测工作设计的危险因素进行了
23、辨识，对重要危险因素制定了控制措施。严格遵守公司安全管理的有关规定，对参与检测的人员施工前进行安全技术交底，每个星期一组织全体人员进行安全学习，总结和布置安全防范重点。定期发放射线探伤通告，检查射线警戒措施。放射源存放地点安排专人看管，确保射源的防盗。制定了放射源泄漏应急准备与响应方案，并根据方案要求进行了放射源泄漏应急响应演习。针对个别危险性较大的检测项目，改进检测工艺，降低安全风险。所有这些措施都收到了较好的效果，检测作业中没有发生人员伤害和设备损坏事故。另外对分包检测队伍的夜间射线探伤还要加强管理，增强检测人员的安全意识，防患与未然。7、 经验教训及以后工作需要改进的地方7.1、锅炉受热
24、面联箱端盖连接焊缝的光谱分析由于锅炉受热面联箱与端盖连接焊接接头被打磨到与母材平齐，不容易查找，现场检测中容易漏检。以往工程中也曾经发生过焊材用错的问题，现场施工中应采取从端盖开始，往集箱方向多分析几点的方法，确保焊接焊缝不被漏检。对高合金材质或正火状态下生成马氏体组织的材料，现场光谱分析的燃弧点部位容易产生表面微裂纹，使用看谱镜光谱分析的时候，应将燃弧点打磨掉。检测工作开始时候，由于分析工作量巨大，检测人员执行的不好，后来经过现场检查纠正，进行了整改。以后的施工中应重点引起注意，严格执行检测工艺规范要求。另外对于锅炉受热面的分析，现场实物和图纸标准分析点数出入很大，现场的焊接接头数量很多图纸
25、上都没有标注，应根据检测实物，统计分析点数，做好原始记录，确保所有合金钢部件不发生漏检。 7.2、硬度检测问题硬度检测存在着检验部位打磨光洁度不够的问题，一般使用角向砂轮片打磨，光洁度达不到标准的要求，应该使用抛光片进行打磨，达到标准要求。另外，现场检测中发现SA-213T91、SA-335P91材质硬度偏低的现象，老的标准对硬度的下限没有约定，即将实行的新金属监督规程对该种材质的硬度合格标准要求为180250HB，对该种材质的硬度下限值提出了明确的要求。在后续的工程中，对于硬度偏低的部件，应结合金相检测分析硬度偏低原因，作出正确判断。对焊接接头的硬度分析也是个关注重点，现场热处理工作量巨大，
26、存在着热处理人员执行工艺不严格的现象，应该通过硬度检测进行验证。对于现场检测中发现焊接接头中热影响区硬度低于母材的问题，应分析造成原因（几乎所有的检测数据都是这样）。7.3、金相检测金相检测由于设备、人员技术原因，造成一些照片质量较低的现象。现场使用的为大型工件仪，接驳数码相机直接拍照，放大倍数最大只能到400倍，抛光的手段也比较单一，只会采用化学抛光。抛光的效果对最后的金相检测结果影响很大，应根据不同的部件，选择有效的抛光工艺，提高检测质量。另外，金相组织的观察也是个难题，人员处理问题的能力有待加强，这些都只能在以后的工作中持续改进。7.4通用问题通过整个机组的检测工作发现，焊接工作是一个系
27、统的工作，一味的以检测结果来保证焊接质量有很大的局限性，因为所有的检测方法和手段的可靠性都不是百分之百的，都存在很大的局限性。焊接过程的过程控制才是问题的关键。通过检测工作暴露出的一些问题可以看出，焊工对焊接工艺的执行有很大的偏差，从而造成了一些不应该出现的返工。当然这有工期紧张，人员超负荷工作都有关系，但加强人员的教育和过程监控，非常有必要。同时，在抢工期阶段，发生工艺违规的可能性增大的情况下，检测工作更要精益求精，才能最大限度的暴露出质量问题，保证机组的安装质量。在本工程的检测工作中，通过和其他单位的学习交流，发现本单位的检测工作存在原始记录不规范的现象，尤其是射线检测，需要加强。下一步将着重改变这种局面，加强射线检测、光谱分析的原始记录工作，来保证整个检测过程的有效性。整个工程的金属检测工作已经结束，虽然检测人员尽职尽责，但还是暴露出不少的问题。还有许多需要加强和提高的地方。对暴露出的问题，将在以后的检测工作中着力改进，促进金属检测工作的不断提高，为机组的顺利发电移交和以后的稳定运行保驾护航！山东丰汇工程检测有限公司开封项目部2008-11-22
