肖國華四大管道質(zhì)量現(xiàn)狀及監(jiān)檢對策

肖國華四大管道質(zhì)量現(xiàn)狀及監(jiān)檢對策簡介*火電機(jī)組四大管道包括主蒸汽管道、再熱蒸汽熱段、再熱蒸汽冷段、高壓給水管道及相關(guān)的旁路管道。名稱溫度(℃)壓力（MPa）材料主蒸汽管道566～62025~30A335P91/P92再熱蒸汽熱段566～6207~8A335P91/P92再熱蒸汽冷段350～4707~8A672B70CL32A6911-1/4CrCL22A6912-1/4CrCL22高壓給水管道180～35035~38WB36超（超）臨界機(jī)組四大管道常用材料簡介*四大管道由于輸送高溫高壓介質(zhì)，且布置在爐外，靠近人員活動區(qū)域和汽輪機(jī)廠房，所以其質(zhì)量直接關(guān)系到人員安全和設(shè)備安全，屬于火電機(jī)組的重要設(shè)備，其造價約占火電機(jī)組建設(shè)總投資的58%。國內(nèi)電廠曾發(fā)生過由于四大管道質(zhì)量問題所導(dǎo)致的人員傷亡和設(shè)備損毀事故，應(yīng)引起高度重視。簡介*考慮到四大管道的重要性和特殊性，西安熱工院電站建設(shè)技術(shù)部專門成立了獨(dú)立的四大管道項目組，從事四大管道制造階段的專業(yè)化監(jiān)檢工作。從2003年成立至今，已完成了華能火電工程亞臨界、超臨界、超超臨界、燃機(jī)和IGCC火電項目38個、85臺機(jī)組四大管道的監(jiān)檢工作，并出色完成了多個外系統(tǒng)單位委托的四大管道監(jiān)檢工作。項目組專業(yè)從事電站四大管道鋼管制造、管件制造、工廠化配管及現(xiàn)場管道安裝的監(jiān)督檢驗(yàn)，在長達(dá)10年的專業(yè)化工作中，在進(jìn)口管道（件）、國產(chǎn)管道（件）、工廠化配制、現(xiàn)場安裝等環(huán)節(jié)質(zhì)量問題的監(jiān)檢上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀*目前新建機(jī)組四大管道很大一部分來自于進(jìn)口，主要包括進(jìn)口鋼管、鍛制三通及部分熱壓管件。名稱鋼管供應(yīng)商管件供應(yīng)商主蒸汽管道再熱熱段管道美國WYMAN-GORDON德國V&M日本住友IBFMetalcam奧地利安內(nèi)高壓給水管道美國WYMAN-GORDON德國V&M日本住友進(jìn)口鋼管、國內(nèi)熱壓/推再熱冷段管道韓國EEW韓國鋼花德國EBK進(jìn)口鋼管、國內(nèi)熱壓/推進(jìn)口管道供應(yīng)商名錄進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)口管道常見質(zhì)量問題包括：原材來源表面質(zhì)量幾何尺寸、壁厚硬度、金相層狀缺陷焊管焊縫缺陷進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀原材來源國內(nèi)已發(fā)現(xiàn)使用國產(chǎn)管材或劣質(zhì)管材冒充進(jìn)口管材的情況，并已造成了嚴(yán)重的后果（見國質(zhì)檢特聯(lián)2006-601號?關(guān)于對假冒國外鍋爐管使用情況進(jìn)行檢查消除隱患的通知?）。進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀原材來源個別進(jìn)口管材缺少報關(guān)單、商檢證明等文件資料，原材來源不明，甚至發(fā)現(xiàn)有個別假冒進(jìn)口管材、偽造文件資料等問題。假冒德國曼內(nèi)斯曼鋼管正品德國曼內(nèi)斯曼鋼管（常州）進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀原材來源個別進(jìn)口管材缺少報關(guān)單、商檢證明等文件資料，原材來源不明，甚至發(fā)現(xiàn)有個別假冒進(jìn)口管材、偽造文件資料等問題。假冒意大利IBF三通鋼印正品意大利IBF三通鋼印進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀表面質(zhì)量主要表現(xiàn)在管材表面存在裂紋、溝槽、凹坑等缺陷。W-G鋼管表面人工切槽進(jìn)口鋼管內(nèi)外壁凹坑進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀幾何尺寸、壁厚主要表現(xiàn)在管徑、壁厚、直線度、橢圓度等尺寸不合格。W-G鋼管（P91，規(guī)格：ID914×34mm）白色區(qū)域壁厚不足進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀硬度主要表現(xiàn)在硬度不符合DLT438-2009?火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程?要求。硬度控制：P91/92(180-250HB)，WB36（180-252HB）華能福州電廠、井岡山電廠及威海電廠所使用的德國曼內(nèi)斯曼OD559×60mm,材質(zhì)WB36高壓給水管道原材曾出現(xiàn)過大范圍硬度異常。其中福州電廠共采購44支，33支硬度偏高至325HB。井岡山電廠共采購29支，16支鋼管硬度偏高至330HB。進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀金相組織主要表現(xiàn)在P91/92材料中δ-鐵素體含量超標(biāo)，WB36材料中鐵素體含量偏多等。δ-鐵素體含量超標(biāo)進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀層狀缺陷W-G擠壓成型P91/92鋼管，管端存在層狀缺陷，缺陷性質(zhì)類似于斷續(xù)分布平行于表面的分層折疊缺陷。產(chǎn)生原因：鋼坯澆鑄過程工藝不當(dāng)或切冒頭不足，鋼坯內(nèi)存在氣孔類缺陷，或熱擠壓成型后剪邊不足造成缺陷。管端層狀缺陷進(jìn)口管道質(zhì)量現(xiàn)狀焊縫缺陷某電廠進(jìn)口韓國鋼花公司的A672B70CL32冷段旁路出口管道23個管段縱焊縫發(fā)現(xiàn)危害類缺陷90余處，90%以上為裂紋類Ⅳ級缺陷。國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*我國“十一五”后期及“十二五”期間電力發(fā)展將趨于平穩(wěn)，每年新增火電裝機(jī)容量將在5000萬KW左右，且以大容量，超超臨界機(jī)組為主，需高壓鍋爐管50萬噸左右，大口徑厚壁合金鋼管是缺口較大的品種，年需進(jìn)口在6～10萬噸。高附加值的大口徑厚壁無縫鋼管P91/P92長期依賴進(jìn)口，由于價格高，交貨期長成為超超臨界機(jī)組生產(chǎn)的最大瓶頸。國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*企業(yè)名稱材料鋼坯來源生產(chǎn)工藝北方重工A335P91/92、WB36自煉鍛造鏜孔垂直擠壓武漢重工A335P91、WB36自煉沖孔拉伸攀成鋼A335P91、WB36自煉周期式軋制揚(yáng)州誠德A335P91/92、WB36外購穿孔斜軋衡陽華菱A335P91、WB36外購周期式軋制四川三洲A335P91、WB36外購周期式軋制國內(nèi)供應(yīng)商國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*生產(chǎn)廠家CSNPSiCrMnNiMoVAlNbASMESA-3350.08～0.12≤0.010.03～0.07≤0.020.20～0.508.0～9.500.30～0.60≤0.400.85～1.050.18～0.25≤0.040.06～0.10北方重工0.0890.0010.0530.010.338.600.400.220.840.190.0180.089武漢重工0.0820.0010.0650.010.348.550.340.190.890.200.0190.099攀成鋼0.120.0010.0420.0150.308.670.400.120.940.180.0180.088四川三洲0.100.0060.0390.0170.278.180.340.0550.870.220.0180.09P91鋼管化學(xué)成分比較各廠家在化學(xué)成分控制上，基本都能滿足ASME規(guī)范要求。在S、P元素的控制上，北方重工和武漢重工較好。國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*WB36（15NiCuMoNb5)化學(xué)成分比較生產(chǎn)廠家CSNPSiCrMnNiMoCuAlNbEN10216-2≤0.17≤0.02-≤0.0250.25～0.50≤0.300.8～1.21.0～1.30.25～0.50.5～0.8≤0.050.015～0.045曼內(nèi)斯曼0.150.00070.00730.010.320.231.021.180.290.670.0170.023武漢重工0.140.00070.0050.010.300.251.071.180.270.490.0170.023攀成鋼0.150.00060.0070.0120.420.0531.011.240.320.620.010.024四川三洲0.170.00180.0090.010.360.261.021.240.390.590.050.031基本滿足EN10216-2要求。攀成鋼將Cr含量控制得較低（﹤0.1%），其余幾家企業(yè)Cr含量一般控制在0.2～0.3%。國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*P91生產(chǎn)廠家規(guī)格mmReL/RP0.2Rm(MPa)A(%)KV2(J)北方重工ID305×5650365725.5222.4武漢重工ID660×2852267024.3163.8攀成鋼ID216×2353570524.2196.5四川三洲Φ508×7851566522.5155.3ASMESA-335≥415≥585≥13-WB36武漢重工Φ508×5052063524.0207.6攀成鋼Φ273×2249063027.5192四川三洲Φ559×7047061528.076.9DINEN10216-2≥440610~780≥17≥27國產(chǎn)P91鋼管基本都能滿足ASME規(guī)范要求，國產(chǎn)WB36鋼管的室溫拉伸性能和沖擊功均能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,但抗拉強(qiáng)度普遍靠近下限。力學(xué)性能比較國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*供貨商規(guī)格mm600℃,105h持久強(qiáng)度外推值（MPa）北方重工ID508×7885.3武漢重工ID575×8484攀成鋼ID457×4594揚(yáng)州誠德ID508×7588.2四川三洲ID508×7887.7GB5310-2008推薦值≥93國產(chǎn)P91鋼管持久強(qiáng)度普遍偏低。國產(chǎn)P91鋼管持久強(qiáng)度比較國產(chǎn)管道質(zhì)量現(xiàn)狀*進(jìn)口P91某國產(chǎn)P91進(jìn)口WB36某國產(chǎn)WB36金相組織問題主要表現(xiàn)在：馬氏體板條特征不明顯、晶粒過細(xì)、WB36鐵素體含量偏多等。金相組織比較國產(chǎn)鋼管典型質(zhì)量問題*某廠生產(chǎn)的主蒸汽管道P91管材管端存在縱向密集裂紋。分析原因應(yīng)為鋼錠澆注過程中澆注溫度控制不當(dāng)或保護(hù)不足，造成二次氧化物無法上浮。鋼錠切頭去尾不凈。非金屬夾雜或金屬氧化物夾雜在鍛制過程中的拉伸造成。國產(chǎn)鋼管典型質(zhì)量問題*某廠生產(chǎn)的再熱熱段管道（材質(zhì)P91；規(guī)格：ID699×26mm）坡口處有兩處缺陷。經(jīng)超聲波檢測發(fā)現(xiàn)缺陷1為氣孔,缺陷2為表層夾雜，距坡口處約30mm。原因是廠內(nèi)鋼管超聲波自動檢驗(yàn)存在盲區(qū)，超聲波探頭組距管端有30-50mm盲區(qū)，造成漏檢。國產(chǎn)鋼管典型質(zhì)量問題*某廠生產(chǎn)的P91管道局部硬度偏低，HB130-173。對硬度最低點(diǎn)（HB130）做金相檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)金相組織異常，基體中出現(xiàn)大量鐵素體斑塊，并伴有碳化物析出。原因是熱處理工藝執(zhí)行不當(dāng)。管件國產(chǎn)化現(xiàn)狀*目前P91/92、WB36熱壓/推管件均已實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。各管件企業(yè)主要采用進(jìn)口管件原材、國內(nèi)加工的生產(chǎn)方式，P92管件的應(yīng)用業(yè)績也逐漸增多，其中華能南通電廠（2×1000MW）大量使用國產(chǎn)P92熱壓彎頭。管件企業(yè)管件材料生產(chǎn)工藝P92管件業(yè)績國電富通A335P91/92WB36熱壓/推華能南通電廠（主汽、熱段彎頭）天津金鼎A335P91/92WB36熱壓/推華能石洞口電廠（熱段彎頭）吉林昊宇A(yù)335P91WB36熱壓/推--阜新電力修造廠A335P91WB36熱壓/推--管件國產(chǎn)化現(xiàn)狀*鍛制管件目前國內(nèi)已具備生產(chǎn)能力，但各電廠仍主要依賴進(jìn)口。2011年，華能左權(quán)電廠率先在國內(nèi)使用國產(chǎn)A182F91鍛制三通，標(biāo)志著鍛制管件的真正國產(chǎn)化。國產(chǎn)A182F91鍛三通由沈陽東管設(shè)計、北方重工提供鋼錠、通裕重工進(jìn)行鍛造和熱處理。西安熱工院電建部全程參與了國產(chǎn)鍛三通制造過程的監(jiān)檢，并提出了鍛三通缺陷的機(jī)加消除方案。管件典型質(zhì)量問題管件常見質(zhì)量問題包括：管件原材來源表面質(zhì)量幾何尺寸及形位偏差壁厚硬度、金相違規(guī)補(bǔ)焊管件典型質(zhì)量問題管件原材來源

由于國產(chǎn)管件一般采用進(jìn)口原材在國內(nèi)進(jìn)行加工，所以管件原材的來源追溯成為工作重點(diǎn)。個別制造廠未經(jīng)監(jiān)造見證突擊下料，使用國產(chǎn)管材替代進(jìn)口管材，管件制成后外觀特征消失，無從追溯原材來源。管件典型質(zhì)量問題*管件質(zhì)量問題：表面質(zhì)量、幾何尺寸及形位偏差、壁厚、硬度、金相。彎頭內(nèi)弧側(cè)內(nèi)壁表面凹坑彎頭外弧面機(jī)械損傷δ-鐵素體含量超標(biāo)管件橢圓度超標(biāo)支管與主管形位不對稱表面電弧灼傷管件典型質(zhì)量問題*管件質(zhì)量問題：違規(guī)補(bǔ)焊。依據(jù)華能企標(biāo)?國產(chǎn)管件采購技術(shù)規(guī)程?要求：“對于管件的非焊縫區(qū)域的缺陷，修補(bǔ)面積不得超過表面積的10%，修補(bǔ)壁厚不得超過成品壁厚的1/3，且不得超過10mm?！睆濐^違規(guī)補(bǔ)焊監(jiān)檢對策*針對四大管道制造階段的質(zhì)量問題，如何保證四大管道的出廠質(zhì)量？選擇質(zhì)量過硬、口碑較好的四大管道供應(yīng)商有針對性地制訂采購技術(shù)協(xié)議一支具備優(yōu)良資質(zhì)和豐富經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)造隊伍西安熱工院電建部具備火電監(jiān)理甲級資質(zhì)。西安熱工院電建部完成了國產(chǎn)首臺1000MW超超臨界燃煤機(jī)組、國產(chǎn)首臺600MW超超臨界燃煤機(jī)組、國產(chǎn)首臺350MW超臨界燃煤機(jī)組的設(shè)備監(jiān)造與檢驗(yàn)。共計完成110余臺機(jī)組，其中1000MW級燃煤機(jī)組24臺、燃?xì)鈾C(jī)組9臺、循環(huán)流化床機(jī)組6臺。國產(chǎn)管道監(jiān)造業(yè)績*電廠國產(chǎn)部件電廠國產(chǎn)部件華能平?jīng)鲋髌?、再熱、給水管道華能東方主汽、再熱、給水管道華能營口主汽、再熱、給水管道華能臨沂主汽、再熱、給水管道華能濟(jì)寧主汽、再熱、給水管道華能滇東主汽、再熱、給水管道華能白楊河主汽、再熱、給水管道華能南通主汽（P92）、再熱、給水管道、華能黃臺主汽、再熱、給水管道華能伊春主汽、再熱、給水管道華能左權(quán)主汽、再熱、給水管道、F91鍛三通華能北京熱電主汽、再熱、給水管道西安熱工院電建部承擔(dān)了管道國產(chǎn)化的前期調(diào)研和設(shè)備監(jiān)造工作，共承擔(dān)了12個項目的國產(chǎn)化管道監(jiān)造工作。監(jiān)檢對策*制訂專門的管道監(jiān)檢大綱和作業(yè)指導(dǎo)書

依據(jù)監(jiān)造技術(shù)協(xié)議，針對每個項目制訂專門的監(jiān)檢大綱和監(jiān)造作業(yè)指導(dǎo)書，實(shí)現(xiàn)監(jiān)造工作的規(guī)范化和程序化。對國產(chǎn)鋼管，從審核訂貨技術(shù)協(xié)議開始，直到最終成品包裝進(jìn)行全程跟蹤監(jiān)檢，在比較重要的節(jié)點(diǎn)，例如成型、熱處理、檢驗(yàn)等工序，均設(shè)置了現(xiàn)場見證點(diǎn)，不單單局限于收集文件資料，真正深入現(xiàn)場對鋼管生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督。設(shè)置一定比例的質(zhì)量抽檢（I點(diǎn)）針對監(jiān)檢過程中發(fā)現(xiàn)的常見質(zhì)量問題，在常規(guī)監(jiān)造見證的基礎(chǔ)上，增加質(zhì)量抽檢點(diǎn)（I點(diǎn)）。包括內(nèi)外表面宏觀質(zhì)量、管徑、橢圓度、壁厚測量、硬度、金相及取樣理化檢驗(yàn)等。針對進(jìn)口鋼管和國產(chǎn)鋼管端部易出現(xiàn)缺陷的問題，增加管端兩側(cè)各500mm范圍內(nèi)超聲波探傷。