某超臨界機組P91管道硬度異常管段更換質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介質為過熱蒸汽，該管道長期處于高壓、高溫的環境中運行，因此該管道質量有較高的要求。主蒸汽管道及再熱蒸汽管道實際服役過程中會發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，這會導致的管道強度下降，造成嚴重的安全隱患。出現管道硬度異常后，需對管道進行更換，但是影響更換段管道質量的有多方面影響，更換過程中或更換后質量不達標情況經常出現，因此本文針對P91管件，提出了主汽熱段管道硬度異常更換質量控制全過程管理方法，通過對更換段管道的加工、儲存、運輸、施工等各階段進行質量控制，使管道更換過程標準化，確保更換后質量合格，同時其他管道更換也可借鑒該方法。

1 主汽熱段管道質量控制全過程管理

管材本身質量合格是管道質量控制的基礎，如果管材本身不合格，那么后續的施工及檢驗就毫無意義，因此應在源頭處對管材質量進行控制，主要是對管材進行出廠檢驗和入廠檢驗。

1.1 出廠檢驗

出廠檢驗主要是檢查管材的生產是否合格，檢驗內容包括材質、外觀、尺寸、性能、內部缺陷等。檢驗指標包括光譜檢測、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，上述指標均應符合相關標準要求。在驗收過程中，還應對管材生產進行驗收，對材料牌號、爐批號、熱加工工藝等進行驗收，得到書面材料質量證明書。具體驗收標準檢驗依據DLT 438-2016《火力發電廠金屬技術監督規程》。

1.2 入廠檢驗

運輸過程也可能造成材料的質量問題，因此有必要對管材進行入廠驗收。入廠驗收內容與出廠驗收的內容相同，另外還應對出廠未檢驗項目進行補全。材料的出廠及入廠檢驗應由第三檢驗單位及采購單位共同進行，并記錄相應驗收結果，出具驗收報告。

確定管材質量合格后，可以進行管材更換施工，主要為環切、焊接以及熱處理施工。施工質量對管道質量影響巨大，應進行嚴格的施工質量控制，主要控制環節包括開工前檢驗、現場環切檢驗、焊接前檢驗、熱處理前檢驗及熱處理后檢驗。

1.3 開工前檢驗

開工前檢驗主要是對施工人員、設備、工藝等進行檢驗。在開前首先對工方高壓焊工依據DL-T 679-2012《焊工技術考核規程》進行相應管件入廠實操考試，對熱處理人員按照《火力發電廠焊接熱處理技術規程》進行理論考試。然后應對焊接設備以及熱處理設備的有效期進行檢測。最后還應審查施工方相同規格材質的焊接工藝評定報告。

1.4 現場環切檢驗

P91管件現場環切前驗收由施工單位組織相關驗收人員到達現場進行驗收。環切前要檢查管件是否固定好，根據圖紙復核管件尺寸并確定環切位置，在環切位置兩側檢測硬度并與原始報告對比。環切完成后及時清理管件并對封堵，最后對管件坡口進行外觀檢測，進行MT/PT復檢。

1.5 焊接前驗收

P91管件現場焊接前驗收由施工單位組織相關驗收人員到達現場進行驗收。主要驗收人員資質、焊接工藝、焊接設備、焊接材料等內容，具體驗收標準如下：

（1）審查焊工是否有焊接此類鋼的資質證書。

（2）是否有簽批后的焊接工藝、熱處理工藝。

（3）焊接人員是否實操考試合格。

（4）焊機現場檢查是否合格。

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

（6）是否采取防風、防雨措施。

（7）檢查充氬保護氣室制作完畢，范圍以坡口中心兩側各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）中頻感應熱處理機均就位并調試完畢，處于良好狀態，檢測后的熱電偶準備就緒，設置數量符合技術要求。

（9）熱處理電源（電纜）檢查完好。

（10）管道對口前聯系值長等相關人員，防止出現由于系統操作，出現焊接管道處返風、返水等問題發生。

（11）管道內壁清理干凈，無異物遺留。

（12）兩端管件完全固定完畢，母管無晃動。

（13）檢測單位檢驗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）焊條驗收合格，300℃烘干2h。

（16）對口應采用專用的對口卡具，不得強行組對，對口時應做到內壁齊平，如有錯口，其錯口量不超過壁厚的10%，且不大于1mm。對口前應仔細檢查坡口處母材是否有缺陷，如有應另行處理，點焊用的焊接材料、焊接工藝和選定的焊工技術條件應與正式焊接時相同，大口徑管點焊時，間隙為3mm～5mm，點焊可采用“定位塊”固定，定位塊材質應與母材相同。

（17）現場焊接過程中，電廠見證人員見證焊工人數及連續作業時間。

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

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

1.6 熱處理前驗收

P91管件現場熱處理前驗收由施工單位組織相關驗收人員到達現場進行驗收。主要是對人員資質、熱處理工藝等進行檢查，具體驗收內容為：

（1）熱處理工資質是否符合要求。

（2）當焊接接頭不能及時進行熱處理時，應于焊后立即做加熱溫度為300℃～350℃、恒溫時間為2h的后熱處理。

（3）焊后熱處理采用多路輸出、多點測溫，且加熱器與熱電偶一一對應，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、溫度測點的安裝方法、位置和數量符合工藝要求及現場安全要求，符合DLT 869-2012《火力發電廠焊接技術規程》、DLT 819-2010《火力發電廠焊接熱處理技術規程》標準要求。

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

1.7 熱處理后驗收

管件現場焊接后驗收由施工單位組織相關驗收人員到達現場進行驗收。驗收的主要內容有：

（1）檢查管道和管件的表面質量是否符合要求。

（2）焊縫、接管座角焊縫的無損探傷是否合格。

（3）工藝參數在控制范圍以內，并有自動記錄曲線。

（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是否合格。

（7）檢查熱處理曲線圖標注處理設備名稱及焊口編號時間。

（8）檢查P91鋼安裝、熱處理焊口，熱處理后100%硬度檢驗。檢驗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 實施案例

某電廠660MW機組使用東方鍋爐股份責任公司設計的DG2025/25.4-Ⅱ6型鍋爐，該機組2015年12月2日試運行結束后投入使用，2016年6月進行檢修，發現再熱熱段管道8段硬度超標，不符合DL/T438-2009《火力發電廠金屬技術監督規程》對P91管材180HB-250HB要求，經專家論證后決定進行更換。2016年11月份機組停備檢修繼續進行硬度普查，再熱熱段管道又發現2段硬度超標，主汽管道1段超標,主給水止回閥、閘閥兩側共4個過渡管硬度超標。上述硬度異常管道規格、材質見表1。

表1 硬度異常管道尺寸及材質

2017年4 月18 日～4月19日部分管段生產完成，委托第三方檢驗單位對東方鍋爐廠生產的11段管道進行出廠檢驗，如圖1所示。出廠檢驗主要是對硬度以及金相進行驗收，驗收結果顯示管道硬度及金相均合格。

圖1 出廠檢驗

圖2 入廠檢驗

7月28 日～7月29日主給水過渡段、彎頭生產完成，委托第三方檢驗單位對河北對渤海重工，河北滄海2家單位生產的4個熱段彎頭、1段直管、4段主給水過渡段進行出廠硬度、金相驗收，檢驗結果顯示管材硬度及金相均合格。

8月初所有管段供貨到廠，委托第三方檢驗單位依據DL/T438-2016《火力發電廠金屬技術監督規程》、GB5310-2008《高壓鍋爐用無縫鋼管》、JBT3375-2002《鍋爐用材料入廠驗收規則》標準進行入廠檢驗，如圖3所示。出廠檢驗為進行磁粉檢驗及超聲檢驗，因此在入廠檢驗中除了硬度、金相檢驗外，還進行了磁粉和超聲檢驗。檢驗結果顯示硬度、金相、磁粉Ⅰ級、超聲Ⅰ級等檢驗均合格。

管材檢驗合格后，于9月16日開始實施換管工作，如圖3所示。在施工過程中同時進行了開工前檢驗、環切前檢驗、焊接前檢驗、熱處理前檢驗、熱處理后檢驗，檢驗過程嚴格執行DL/T 868-2004《焊接工藝評定規程》、DL/T 869-2012《火力發電廠焊接技術規程》、DL/T 819-2010《火力發電廠焊接熱處理技術規程》，逐級驗收層層把關于10月12日換管全部結束。

圖3 施工過程及驗收

管道更換完成后，委托第三方檢驗單位對換管的39道口宏觀、測厚、超聲、磁粉、硬度、金相、光譜進行檢驗，結果顯示現異常，超聲、磁粉均評為Ⅰ級，檢驗合格，鍋爐水壓試驗一次性成功，管道更換后質量合格。

3 結語

為了保證主汽熱段管道硬度異常更換段質量，本文提出了管道更換質量控制的全過程管理方法，是對管材出廠、入廠、施工前、環切、焊接、熱處理等環節進行的質量監督與檢驗。某電廠采用該方法進行了管道更換工作，更換后管道各項指標合格，性能良好，水壓試驗一次性成功，滿足使用要求，該方法能夠有效控制更換段管道質量。