高參數(shù)百萬(wàn)機(jī)組金屬檢測(cè)工作的探討

1、    高參數(shù)百萬(wàn)機(jī)組金屬檢測(cè)工作的探討    李向峰韓冠英徐士友1、前言華能萊蕪電廠為華能集團(tuán)在山東的首臺(tái)百萬(wàn)千瓦機(jī)組，是國(guó)內(nèi)首次采用二次中間再熱、塔式鍋爐、側(cè)煤倉(cāng)布置的機(jī)組。鍋爐出口參數(shù)為32.97mpa/605/623/623，對(duì)應(yīng)汽機(jī)的入口參數(shù)31mpa/600/620/620，為國(guó)內(nèi)最高參數(shù)，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。整套機(jī)組應(yīng)用新技術(shù)多、參數(shù)高。為切實(shí)做好質(zhì)量管控工作，認(rèn)真分析高參數(shù)對(duì)機(jī)組安裝、試運(yùn)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，尋求保障機(jī)組安全長(zhǎng)周期運(yùn)行的有效措施，有必要對(duì)金屬檢測(cè)工作進(jìn)行深入的研究和探討。2、本項(xiàng)目金屬檢測(cè)工作的現(xiàn)狀根據(jù)山東電建一公司與華能萊蕪發(fā)電有

2、限公司簽訂的施工合同，質(zhì)量目標(biāo)要求按照最新版的電力施工規(guī)范等有關(guān)國(guó)家、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行。焊接驗(yàn)收工作主要執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)dl/t 869-2012火力發(fā)電廠焊接技術(shù)規(guī)程，金屬監(jiān)督執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)dl/t 438-2009火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程。本工程鍋爐受熱面管子焊接均屬類(lèi)焊接接頭，需100%進(jìn)行無(wú)損檢驗(yàn)，其中不小于50%的射線檢驗(yàn)。焊接接頭的無(wú)損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為：dl/t821鋼制承壓管道對(duì)接焊接接頭射線檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程和dl/t820管道焊接接頭超聲波檢驗(yàn)技術(shù)規(guī)程。除此之外，施工合同及業(yè)主并未針對(duì)此項(xiàng)目，做更多的金屬檢測(cè)方面的要求。3、對(duì)萊蕪高參數(shù)百萬(wàn)機(jī)組金屬檢測(cè)工作的探討3.1射線檢測(cè)3.1.1本工程受熱

3、面焊口多，約為87000道，射線檢測(cè)工作量巨大，有些部件如二級(jí)過(guò)熱器，規(guī)格為51*10.5mm，材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，不能滿足dl/t 820-2002超聲波檢測(cè)的要求，只能進(jìn)行100%射線檢測(cè)。有些部件受條件所限（如打磨寬度不夠、管排之間密集、帶有鰭片的管排以及再熱器薄壁管焊口），這些焊口如做超聲波檢測(cè)，存在掃查寬度不夠，人手操作探頭困難，非缺陷波和缺陷波判別困難等影響，存在缺陷漏檢的可能，進(jìn)行超聲波檢測(cè)并不適宜。華能萊蕪電廠的百萬(wàn)塔式二次再熱鍋爐，由于其高合金材質(zhì)種類(lèi)眾多，鍋爐結(jié)構(gòu)緊湊復(fù)雜，一旦因焊接缺陷造成機(jī)組事故，返修工作也將很難開(kāi)展。故此，如更好的發(fā)現(xiàn)焊口缺陷，防止漏檢、誤判，此類(lèi)焊口

4、最好進(jìn)行射線檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)雖然規(guī)定不少于50%的射線，但是根據(jù)實(shí)際情況，我們將在本項(xiàng)目進(jìn)行至少70%以上的射線檢測(cè)，才能更加客觀的把好焊接質(zhì)量關(guān)。3.1.2本項(xiàng)目鏡面焊接的焊口約12000-15000道，管排與管排間隙狹小，如低壓低溫再熱器，管間隙28mm，屏間隙57mm。焦距遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)法放置x射線機(jī)。只能使用放射源。對(duì)于安裝位置間距小的管排小口徑薄壁管焊口，無(wú)法用x射線進(jìn)行透照的，必須采用se75源。另外，為了增加底片的清晰度，最好選用agfad4膠片。但是用agfad4 型膠片透照的曝光時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，工作效率低，不能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度要求，采用agfa c7型膠片進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，效果也很

5、好。另外要利用倒鏈將管排拉開(kāi)滿足焦距要求（或者大致滿足）。如果能夠開(kāi)發(fā)出微焦點(diǎn)尺寸的se75源，更能滿足最小焦距要求，底片質(zhì)量會(huì)更好。3.1.3要嚴(yán)格執(zhí)行射線檢測(cè)工藝卡，提高射線底片的質(zhì)量，防止缺陷漏檢。要不怕工序麻煩，底片加背防護(hù)鉛板、管子中間加鉛皮等措施，對(duì)厚壁管焊口，利用ir-192放射源進(jìn)行檢測(cè)，努力減少邊蝕效應(yīng)和減少背散射。3.1.4小徑管透照中開(kāi)口大小和底片黑度要控制合理。由于超超臨界機(jī)組厚壁管多，t/p91、t/p92焊口多，為保證對(duì)裂紋的檢出率，雙壁雙投影的開(kāi)口一般嚴(yán)格控制在3mm-10mm之內(nèi)。同時(shí)底片黑度值應(yīng)適當(dāng)加大，一般3.0左右為宜，目的是為增大底片對(duì)比度。3.1.5管

6、排焊口要優(yōu)化安裝工序。管排焊口在焊接前，檢測(cè)專(zhuān)業(yè)應(yīng)該和安裝單位進(jìn)行討論、協(xié)調(diào)，為射線檢測(cè)創(chuàng)造條件。如低再管排，不要一排挨著一排焊接過(guò)去，可以分幾個(gè)作業(yè)面，每個(gè)作業(yè)面焊接一排，這樣可以實(shí)現(xiàn)射線最小焦距要求，為拍出合格的射線底片創(chuàng)造條件。3.1.6射線底片的評(píng)定問(wèn)題。要重點(diǎn)關(guān)注焊瘤情況。本工程存在很多管壁厚、管徑小的受熱面管子，如果內(nèi)凸嚴(yán)重，焊瘤改變了焊縫的實(shí)際尺寸，會(huì)帶來(lái)應(yīng)力集中，內(nèi)部的焊瘤還減小了它的內(nèi)徑，可能造成流動(dòng)物堵塞，造成管壁超溫而爆管。另外也要對(duì)射線檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，不單純拘泥與現(xiàn)行的電力部標(biāo)準(zhǔn)，要各標(biāo)準(zhǔn)綜合比對(duì)，如黑度大的深孔缺陷，電力部標(biāo)準(zhǔn)（dl/t 821-2002）并未提及，

7、而jb/t 4730.1-2005標(biāo)準(zhǔn)中判斷為超標(biāo)缺陷。同時(shí)該標(biāo)準(zhǔn)中還提到對(duì)材質(zhì)或結(jié)構(gòu)原因，進(jìn)行返修可能會(huì)產(chǎn)生不利后果的焊接接頭，圓形缺陷可以適當(dāng)?shù)姆艑?。?duì)于特殊材質(zhì)，如t/p91材質(zhì)的焊口，要注意觀察線狀缺陷，特別是弧坑位置，避免裂紋缺陷漏檢?？傊渚€底片的評(píng)定要根據(jù)情況，使之更加的合乎百萬(wàn)機(jī)組高參數(shù)的特點(diǎn)。3.2超聲波檢測(cè)3.2.1對(duì)于9%-12%cr馬氏體耐熱鋼超聲波檢測(cè)要求配備同材料聲速校正試塊，用于t/p91、t/p92焊口檢測(cè)時(shí)的儀器調(diào)整和校核。目前已經(jīng)配備了同材料的小徑管試塊1套（dl-1型）以及中厚壁管試塊2塊（rb-3、csk-1b）。另外對(duì)于可進(jìn)行超聲波檢測(cè)的奧氏體中小徑

8、薄壁管，還購(gòu)置了同材料的短槽試塊，如圖1。對(duì)以前其它火電項(xiàng)目很少涉足的不銹鋼焊口的超聲檢測(cè)開(kāi)展攻關(guān)和研究。本項(xiàng)目爭(zhēng)取在不銹鋼焊縫超聲波檢測(cè)實(shí)踐操作方面取得進(jìn)展，為其他同類(lèi)檢測(cè)項(xiàng)目的開(kāi)展提供可資參考和借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。3.2.2一些特殊位置、特殊形狀或特殊尺寸的管道焊接接頭（如部分手孔、探測(cè)面呈曲面變化的大小頭接頭，焊口附近管子有凸棱），如因管壁厚度過(guò)大無(wú)法采用射線檢測(cè)方法，而采用常規(guī)超聲波探傷方法無(wú)法滿足檢測(cè)要求時(shí)，要注意采取適宜的檢測(cè)方法，如將焊縫余高磨平增加直探頭檢測(cè)，或與業(yè)主監(jiān)理協(xié)商增加一定比例的表面檢測(cè)等等，確保檢驗(yàn)結(jié)果真實(shí)可信。3.2.3要根據(jù)合金鋼材質(zhì)的特點(diǎn)，有針對(duì)性的制定詳實(shí)的檢測(cè)

9、工藝。如p91和p92鋼，有冷裂紋傾向，盡量熱處理后24小時(shí)再進(jìn)行檢測(cè)。雖然超聲波檢測(cè)對(duì)面積性缺陷比較敏感，但是也要取決于裂紋面與超聲波入射角度的關(guān)系，缺陷反射能量不一定很高，尤其是小裂紋。但仔細(xì)分析裂紋反射波形，幾乎有一個(gè)共同點(diǎn)，就是波根有一定寬度，頂部有分叉，如圖2和圖3。對(duì)此類(lèi)缺陷要重點(diǎn)關(guān)注，防止漏檢。3.3表面檢測(cè)3.3.1表面檢測(cè)包括滲透檢測(cè)和磁粉檢測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)中雖沒(méi)做規(guī)定，但對(duì)9%12%cr（包括p91、p92）鋼制管道焊口在正式施焊前，建議應(yīng)對(duì)坡口進(jìn)行滲透檢測(cè)，確保沒(méi)有機(jī)械加工裂紋或者母材夾層缺陷，其它電廠項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)的缺陷如圖4。3.3.2對(duì)于水冷壁密封焊接，所用材質(zhì)為12cr1mov

10、或者15crmo，應(yīng)該和正式焊接一樣對(duì)待。除正確的執(zhí)行焊接工藝流程外，焊接后，應(yīng)對(duì)其焊縫進(jìn)行100%的磁粉檢測(cè)，消除裂紋缺陷的影響。3.3.3對(duì)于t/p91和t/p92材質(zhì)焊口的特點(diǎn)，容易產(chǎn)生收弧小裂紋。應(yīng)進(jìn)行一定比例的表面檢測(cè)抽查，消除焊口表面裂紋缺陷。如圖5。3.4光譜分析3.4.1根據(jù)與華能萊蕪發(fā)電有限公司簽訂的施工合同以及dl/t 438-2009火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程9.1.6條中g(shù)）之規(guī)定，受熱面管子安裝前，對(duì)合金鋼管及焊縫按10%進(jìn)行光譜抽查。華能萊蕪電廠的百萬(wàn)塔式二次再熱鍋爐，由于參數(shù)高，鍋爐部件幾乎是合金鋼。如果只按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，發(fā)現(xiàn)材質(zhì)不符合的幾率大大降低，因此我們?cè)诒卷?xiàng)

11、目對(duì)受熱面合金鋼管及焊縫進(jìn)行100%光譜分析，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)材質(zhì)錯(cuò)用的為4項(xiàng)，均進(jìn)行了更換或者代用處理。3.4.2因?yàn)殂t是提高耐熱鋼抗氧化性的重要元素，所以p92材質(zhì)的成分需要精確控制，而用看譜鏡分析材質(zhì)一般誤差較大。另外百萬(wàn)機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)存在大量不銹鋼材質(zhì)，有時(shí)用看譜鏡沒(méi)法區(qū)分開(kāi)來(lái)，則需要配備直讀式光譜儀，可以顯示出各個(gè)主要合金元素的含量，有利于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)合金鋼的管理。故此需配備直讀式光譜儀。3.5硬度測(cè)試3.5.1經(jīng)過(guò)西安熱工院專(zhuān)家對(duì)現(xiàn)場(chǎng)六大管道的技術(shù)交底得知：北京時(shí)代的硬度計(jì)測(cè)試出的p91/p92硬度值不準(zhǔn)，對(duì)p22等較低合金鋼測(cè)試出來(lái)的數(shù)值準(zhǔn)確；而美國(guó)的里氏硬度計(jì)th2000型對(duì)p91/p92測(cè)試出的數(shù)值較準(zhǔn)，但對(duì)低合金鋼則不是很準(zhǔn)。因此，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)焊口材質(zhì)的不同，準(zhǔn)備分別配置兩種型號(hào)的硬度計(jì)，力求所得硬度數(shù)值準(zhǔn)確客觀。3.5.2標(biāo)準(zhǔn)的硬度塊給出的數(shù)值單位為里氏，而現(xiàn)場(chǎng)要得到的數(shù)值為布氏，現(xiàn)在所用的里氏硬度計(jì)又牽扯到硬度單位的轉(zhuǎn)換問(wèn)題，因此用標(biāo)準(zhǔn)的硬度塊進(jìn)行數(shù)值校準(zhǔn)并不適宜。如能獲得便攜式布氏硬度計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)的布氏硬度塊或者專(zhuān)用的p91/p92材質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)硬度試塊則更加能夠提高現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)數(shù)值的準(zhǔn)確性。4、結(jié)語(yǔ)華能萊蕪電廠