電廠P91、P92管材分層缺欠的超聲檢測標準分析

鄧博華

?

電廠P91、P92管材分層缺欠的超聲檢測標準分析

鄧博華

（廣東電研鍋爐壓力容器檢驗中心有限公司，廣東 廣州 510700）

超臨界機組可以提高燃煤電廠的經濟效益，提升競爭力。P91和P92是超臨界機組管線的重要管材，由于超臨界機組的運行溫度和壓力較高，因此，對管材的要求也較高。目前，P91和P92基本依靠國外進口，使用過程中出現了管材分層缺欠的情況，對機組的安全運行產生了較大的威脅。結合工作經驗，對管材超聲檢測的標準進行了介紹和分析，以便為相應的實踐操作提供參考。

超臨界機組；分層缺欠；超聲檢測；標準

目前，我國的電力資源主要來自于燃煤電廠，隨著經濟的不斷發展和電廠間的競爭越來越激烈，電廠紛紛引進超臨界和超超臨界機組來提升電廠的經濟性。在超臨界和超超臨界機組運行中，四大管道中的主蒸汽管線和再熱蒸汽管線普遍采用的管材類型分別是A335P91和A335P92，這兩種管材主要從美國和德國進口[1]。由于這兩種管材具有的加工工藝特性，容易在管材的B端出現分層缺欠，如果在成型時不能保證B端的切除長度，供貨態下則極易在B端產生分層缺欠。目前，我國四大管線的制造廠家（鄭州、天津、常州）均發現過分層缺欠的情況[2]。由于超臨界機組的運行溫度和壓力較高，對管線的要求也較高，因此，管線存在缺欠的情況是不能保證機組安全運行的。

1 國外管材分層缺欠超聲檢測適用標準

管材P91和P92的國外生產廠家（美國威曼高登和德國曼內斯曼）用BS EN10246-14：2000標準對管材進行評定。該標準適用于管材公稱直徑大于30 mm的鋼管檢測，對于管材的壁厚下限未進行明確要求。探頭的標稱頻率選擇應大于等于2 MHz，探頭的晶片尺寸選取應該根據管材外徑進行，保證在進行管材外圓探傷時，探頭與管道的外壁保持良好接觸。專用探傷試塊φ6平底孔滿幅波高或管材端口大平底－6 dB滿幅作為探傷靈敏度。表1為驗收等級和待檢出的分層缺欠尺寸，表2為驗收極限的相關數據。

超臨界和超超臨界機組使用的管線管材P91和P92的驗收標準應該遵守U0級。在進行探傷檢驗時，如果反射當量達到或超過－6 dB時，應該對分層缺欠用6 dB方法進行軸向和周向的測量，并計算缺欠的面積。如果缺欠類型為單個分層缺欠，一般情況下，缺欠面積小于165 mm2時，認為產品合格；否則，作為不合格產品進行處理。U0級對于片狀的顯示累積無要求，即當相鄰可疑區域的間距小于兩個分層缺欠短軸的較小者時，則相鄰可疑區域應視為一個分層缺欠處理。

表1 驗收等級和待檢出的分層缺欠尺寸

驗收等級最小允許單個分層缺欠尺寸Bmin（1）/mm2周向尺寸C/mm U0165≥12 U1165 + pD/4（2）6～12 U2165 + pD/2（2）9～15 U3165 + pD（2）12～20 Bmin為分層缺欠縱向尺寸與周向尺寸之積，該尺寸應該修約至接近10 mm2的倍數；D為鋼管的外徑，mm

表2 驗收極限

驗收等級最大允許單個分層缺欠尺寸Bmax（1）/mm2最大累計分層面積（＞Bmin且＜Bmax）之和與鋼管外表面之比/（%） 鋼管上任意每米鋼管全長上平均每米 U0165N/A（3）N/A（3） U1165 + pD（2）10.5 U2165 + 2pD（2）21 U3165 + 4pD（2）42 按本表計算的Bmin和Bmax應修約至接近10 mm2；D為鋼管的外徑，mm；N/A為不接受；注意，為了確定分層可疑區域的范圍，當相鄰可疑區域的間距小于兩個分層短軸的較小者時，相鄰可疑區域應視為一個分層缺欠

2 國內管材分層缺欠超聲檢測及驗收標準

針對上述2種材質的管材，P92目前還不能實現國產化，對于A335P91管材，檢測和評定的標準為《承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層缺欠的超聲檢測》（GB/T 20490—2006）。該標準適用于管材公稱直徑大于30 mm的鋼管檢測，對于管材的壁厚下限未進行明確要求。探頭的頻率選擇與BS NE10246-14：2000標準要求一致。專用探傷試塊φ6平底孔滿幅或管材端口大平底－10 dB滿幅作為檢測靈敏度。表3為驗收等級和待檢出的分層缺欠尺寸，表4為驗收極限的相關數據。

表3 驗收等級和待檢出的分層缺欠尺寸

驗收等級最小分層缺欠尺寸Bmina，b/mm2周向尺寸C/mm B116512 B2165 + pD/46～12 B3165 + pD/29～15 B4165 + pD12～20 Bmina，b為分層缺欠縱向尺寸和周向尺寸之積，該尺寸應修約至接近10 mm2的倍數；D為鋼管的外徑，mm

目前，國產的管材P91用于超臨界和超超臨界機組時，驗收標準應該遵守B1級。在進行探傷檢測時，如果反射當量達到或超過－10 dB時，應該對分層缺欠用6 dB方法進行軸向和周向的測量，并計算缺欠的面積。如果缺欠類型為單層缺欠，一般情況下，缺欠面積小于165 mm2時，認定為合格；否則，作為不合格產品處理。B1級對于片狀的顯示累積無要求，即當相鄰可疑區域的間距小于兩個分層缺欠短軸的較小者時，則相鄰可疑區域應視為一個分層缺欠處理。

表4 驗收極限

驗收等級需考慮的最小單個分層尺寸Bmina，b，c/mm2最大允許單個分層尺寸Bmaxa，b，c/mm2鋼管分層面積（＞Bmin且＜Bmax）之和與鋼管外表面之比 / %驗收等級 鋼管上任意每米鋼管全長上平均每米 B1—165—— B2165 + pD/4165 + pD10.5 B3165 + pD/2165 + 2pD21 B4165 + pD165 + 4pD42 D為鋼管的外徑，mm；按本表計算的Bmin和Bmax應修約至接近10 mm2；為了確定分層可疑區域的范圍，當相鄰可疑區域的間距小于兩個分層短軸的較小者時，相鄰可疑區域應視為一個分層缺欠

3 A335P91和A335P92管材分析概述

A335P91和A335P92的生產工藝可以分為擠壓和精整。精整的具體過程為熱處理、矯正、鋸切、研磨和拋光，A335P91和A335P92出現缺欠的原因初步認為與鋸切的長度有關。此外，與冶金的質量和沖壓加工也有關系。

根據管材的分層缺欠產生的位置及特性，可以歸結為：缺欠一般發生在管材B端附近500 mm的范圍內，缺欠的部位一般位于靠近內壁處，夾層的缺欠類型為面積型缺陷，并與內外壁的圓周平行。

A335P91和A335P92管材在出廠之前都經過鋸切工藝，且經過超聲檢測，一般情況下不會出現缺欠的情況，但如果切頭的長度不足，加之超聲檢測時漏檢，就極可能產生管材缺欠。

目前，我國的三大配管廠均發現有管材分層缺欠的情況，缺欠超標的管材用于超臨界機組蒸汽管線時會對機組的安全操作性產生較大的影響，因此，配管前需要對管材進行細致的超聲波檢測。

國外生產的A335P91和A335P92管材檢測標準是BS EN-10246-14：2000，對國外生產的P91和P92管材的缺欠檢測及驗收時，需要遵循該標準；否則，可能會造成國外廠家不認同相關的檢測結果。

對我國生產的A335P91管材進行分層缺欠的超聲檢測和驗收時，應采用《承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層缺欠的超聲檢測》（GB/T 20490—2006）。值得指出的是，GB/T 20490—2006中規定：探傷時發現缺欠的反射當量達到管材端口大平底－10 dB（歐盟標準BS EN-10246-14：2000中為－6 dB）滿幅時，應對該分層缺欠用6 dB法分別沿軸向、周向進行測長，并計算出分層缺欠的面積。由此可見國內標準要嚴于歐盟標準。

4 結束語

超臨界機組的運行條件要求較高，因此，對機組管線的管材要求也較高。A335P91 和A335P92 是目前超臨界機組常用的管材材質類型，基本依靠從美國和德國進口。P91 和P92 管材由于加工工藝具有的特殊性，容易在管材B 端附近500 mm 范圍內產生分層缺欠，為機組的運行埋下安全隱患。本文通過對國內外該類型管材超聲波檢測標準的對比分析解讀，可以更好地為相關的使用單位和技術人員提供檢驗依據，保證管材使用的合理性和科學性，保證發電機組的安全運行。

［1］陳君平，楊文峰，韓騰，等.P91/P92鋼管道對接焊縫微裂紋的超聲波檢測［J］.無損檢測，2016，38（08）：44-46.

［2］侯召堂，蔡暉，邵天佑，等.超超臨界機組P92鋼主蒸汽管道母材缺陷檢測［J］.熱力發電，2008，37（08）：79-81.

［3］寶山鋼鐵股份公司，冶金工業信息標準研究院.GB/T 20490—2006 承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層缺欠的超聲檢測［S］.北京：中國標準出版社，2006.

〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0111－02

TG115.285

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.111