600MW等級火電機組金屬材料

1、600MW等級火電機組金屬材料主要問題及其監(jiān)督一、P91、P92蒸汽管道運行中主要問題二、奧氏體耐熱鋼的性能特點三、近年來事故案例華北電力科學研究院有限責任公司蔡文河一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題1、P91蒸汽管道和集箱的檢驗與主要問題組織異常：金相組織不合格一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題硬度偏低： 140-160HB、 160-180HB 表面硬度偏低； 整體硬度偏低； 周向硬度分布不均，且硬度偏低； 徑向硬度分布不均，且表面硬度偏低； 經(jīng)熱加工的管件彎曲部分硬度偏低；一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題復膜金相、現(xiàn)場金相 馬氏體板條消失、出現(xiàn)

2、鐵素體硬度測試 ASME:硬度250HB：控制韌性 DL/T438:硬度180HB：控制強度一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題硬度方法及特點 臺式布氏硬度計：精度高，測量準確 （沖擊力與壓痕的“近似原理”） 便攜里氏硬度計：里氏值精度高，直讀換算不準 GB/T13794 金屬里氏硬度 試驗方法 錘擊式硬度計：原理接近布氏硬度原理， 但誤差較大一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題GB/T13794金屬里氏硬度試驗方法測試要求 碳鋼、低合金鋼、鑄鋼； 彈性模量E210 000N/mm2； 對特定材料，需要進行對比試驗，得出換算關(guān)系； （P91的彈性模量E 218 000N

3、/mm2 ） 顯然，直接獲得布氏硬度，必然存在誤差。經(jīng)驗表明比實際布氏硬度低10-30HB不等一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題對于現(xiàn)場檢查： 記錄里氏值，不要直接讀數(shù)，不能按照 GB/T13794進行換算； 進行硬度對比試驗； 將已測試數(shù)據(jù)再進行換算；對已運行P91管道進行硬度復測，掌握其現(xiàn)狀；一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題 一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題 440460480500520540560180200220240260HBHLD HB Allometric1Fit of B440460480500520540560180200220

4、240260 一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題監(jiān)督措施：1、硬度測試，記錄里氏值、摸索規(guī)律；2、P91/P92里氏與布式硬度值對比關(guān)系；3、對低硬度管材進行現(xiàn)場測定、評估；4、10萬小時后安全性評價；一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題2、P92運行后焊縫開裂問題案例1：泰州電廠1000MW機組P92集箱開裂 2號鍋爐型號為：HG-2953/27.46-YM1 由哈爾濱鍋爐廠供貨，在日本三菱重工業(yè)株式會社提供技術(shù)支持，為該電廠設(shè)計的。 09年10月機組大修，大修前機組運行了1年3個月，大概在1萬小時左右。末級過熱器出口聯(lián)箱焊縫開裂。一、P91、P92蒸汽管道和集箱運

5、行中的主要問題開裂性質(zhì) 超聲波發(fā)現(xiàn)大量缺陷反射信號，經(jīng)過解剖發(fā)現(xiàn)這些缺陷都是裂紋缺陷。之后對同種材質(zhì)的末級再熱器集箱進行了檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在較大裂紋缺陷，裂紋明顯帶有擴展性質(zhì)，并延伸到了母材。一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題缺陷性質(zhì)分析基本上排除邊緣未熔合缺陷，該焊縫為TIG焊，不應(yīng)該存在夾渣缺陷，如果焊接過程中氬氣保護不好，很有可能存在氣孔缺陷，從密集的反射波看及有可能存在密集氣孔缺陷，但是對反射波比較高的回波有可能是密集氣孔間開裂，但是所有反射波都不具有長度，應(yīng)該排除氣孔間開裂的可能，結(jié)合P92鋼材質(zhì)、焊接特性，最終判定所有反射波大部分為裂紋缺陷。一、P91、P92蒸汽管道

6、和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題1000MW機組的集箱布置相對某些亞臨界或超臨界機組來說還是相對簡單的，集箱數(shù)量也不是很多，使用P92材質(zhì)集箱相對也并不多，只是在末級過熱器出口集箱和末級再熱器出口集箱上使用了P92材質(zhì)集箱，但P91材質(zhì)集箱相對還是比較多的。超超臨界機組采用P92材質(zhì)比較多的部件是主蒸汽和再熱蒸汽管道，真正在鍋爐本體上使用到不是很多。 一、P91、P9

7、2蒸汽管道和集箱運行中的主要問題末級過熱器出口聯(lián)箱材質(zhì)P92，規(guī)格為559130，分左右兩個對稱布置，每個集箱中部接有出口三通一個，焊縫部位實際厚度114.3。兩個集箱共計12道對接焊縫，其中封頭焊縫4道，三通兩側(cè)對接焊縫4道，筒體對接焊縫4道。三通焊縫中有2道為自動焊焊縫，筒體對接焊縫中有3道自動焊焊縫（共計5道），其余為手工焊焊縫。 一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題案例2：山東某發(fā)電廠P92鋼管道和聯(lián)箱開裂機組容量為1000MW，鍋爐是G3000/26.15-1，2006年12月投產(chǎn)，在累計運行約0.5萬小時進行檢修 。對66個P92鋼管道和聯(lián)箱廠家埋弧焊焊縫進行檢驗，存在

8、表面裂紋的焊縫有24個，占36% 其中有2個焊縫存在整圈表面裂紋，1個焊縫存在半圈表面裂紋，10個焊縫存在多處表面裂紋。一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題案例3： 某廠P92材質(zhì)主汽管道開裂裂紋發(fā)生環(huán)焊縫與管道母材的熔合線上，位置與走向完全與焊縫熔合線重合。開裂長度達370mm的環(huán)向裂紋2007年7月投運至2009年3月首次大修，僅運行了1年8個月，約1.1萬小時。規(guī)格54085mm，運行溫度605、壓力26.25MPa一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92

9、蒸汽管道和集箱運行中的主要問題一、P91、P92蒸汽管道和集箱運行中的主要問題監(jiān)督措施：1、大修制度：對于超臨界機組，第2年大修或?qū)ｍ棛z修；2、檢查部位：對接焊縫（包括管件）；3、檢查方法：UT、MT、HT、ME；4、分析產(chǎn)生原因、制定相關(guān)判廢標準；二、奧氏體耐熱鋼的性能特點1、主要材料：TP304H、TP347H、Super304H、HR3C主要性能：推薦的使用溫度上限（） 1000小時的蒸汽氧化速率（m） TP304HTP347HTP347HFGSuper304HHR3C650650650700700溫度TP347HTP347HFG Super304HHR3C650271519270040

10、20252二、奧氏體耐熱鋼的性能特點二、奧氏體耐熱鋼的性能特點2、選用原則一是高溫蠕變性能，二是煙氣腐蝕性能，三是蒸汽腐蝕性能 。3、主要問題：異種鋼早期開裂；氧化皮脫落造成堵管；晶粒不均勻的影響；高溫運行后力學性能的下降；變形加工引起馬氏體相變；超溫運行的不良影響；二、奧氏體耐熱鋼的性能特點4、監(jiān)督措施蒸汽氧化性能測試；內(nèi)壁噴完：內(nèi)壁噴丸可以使管內(nèi)壁晶粒碎化，利于晶內(nèi)Cr元素的擴散速度，保證管內(nèi)壁表層中的Cr含量，有利于形成致密的Cr2O3薄膜，提高了抗蒸汽腐蝕性能。二、奧氏體耐熱鋼的性能特點（a）未噴丸表面 （b）噴丸表面Super304H 鋼管運行氧化后的氧化膜形貌(7000h) 未經(jīng)噴

11、丸處理的管子表面發(fā)生了較嚴重的氧化如圖(a)，氧化皮總厚約為400m，并已有分離剝落傾向。而經(jīng)過噴丸處理的管子在相同運行條件下，氧化膜厚度是未處理管的1/ 4，約為100m。二、奧氏體耐熱鋼的性能特點（a）未噴丸表面 （b）噴丸表面Super304H 鋼管氧化膜形貌(24h) 噴丸試樣內(nèi)壁表面比未噴丸試樣的氧化膜更平坦、致密，并且噴丸試樣內(nèi)壁表面氧化膜中Cr 元素明顯高于未噴丸試樣見表，證明了噴丸有助于提高管子內(nèi)壁表層Cr含量，利于提高Surper304H管子的抗高溫蒸汽氧化性。二、奧氏體耐熱鋼的性能特點牌號試樣號硬度(HV0.5)滑移帶帶寬um表層基體硬度差Surper304H(國內(nèi)噴丸)B13013011901901111119292B330430419519511911982.982.9Surper304H（日本噴丸）B5297.4297.4218.8218.878.678.634583458B7310.9310.9194.4194.4116.5116.5_ _材料牌號試樣狀態(tài)試驗時間（h）試驗溫度（）Cr/(Cr+Fe)()Surper304H噴丸2465032.01未噴丸2465029.56三、近年來事故案例1、過熱器集箱角焊縫開裂三、近年來事故案例2、異種鋼接頭早