超(超)臨界機組金屬檢驗特點

1、Page 1 超（超）臨界機組鍋爐金屬 檢驗特點 Page 2 引言 n 由于蒸汽參數(shù)的提高，相較于亞臨界鍋爐，超 （超）臨界機組鍋爐在設計、制造中出現(xiàn)了一些 新的特征。主要為：1、鍋爐結構與亞臨界鍋爐不 同，水冷壁管徑變細，焊口數(shù)量多，安裝施焊難 度大，出現(xiàn)眾多的鏡面焊口。2、使用大量新材料， 如WB36、T23、9%-12%Cr馬氏體型耐熱鋼(包 括T/P91、T/P92、T/P911、T/P122等)、 TP347HFG、SUPER304H、HR3C。以下根據(jù) 這些特征，結合相關資料，闡述金屬檢驗需特別 注意的事項。 Page 3 1、受熱面狹窄位置透照使用Se75射源 n 在超（超）臨

2、界機組鍋爐安裝過程中，由于透照時位置狹窄，有 的電建公司使用了射線源透照小徑管接頭，特別是Se75更廣泛應用 （Ir192透照厚度須20 mm，適于中、大徑管） 見DL/T821表 5 ，并 取得一定的經(jīng)驗。但在某些現(xiàn)場，采用Se75射源透照后，底片影像 模糊，焊縫輪廓不清，達不到標準所要求的象質(zhì)指數(shù)。采取加定向源 頭、加背防護鉛皮、管子中間加鉛皮等措施后，底片質(zhì)量仍未有實質(zhì) 性的提高。經(jīng)分析為焦距不夠所致：例如某部件規(guī)格為577，該 Se75源焦點尺寸33mm，按標準DL/T821-2002：4.11規(guī)定：射源至 工件表面距離L1為：L110DL22/3=103572/3=444.3 mm，

3、則焦距f 最小應為：f= L1 L2=444.357=501.3 mm（圖1），而實際位置 由于安裝順序和管排間距所限，焦距僅能達到300- 400 mm，遠達不 到標準要求，從而造成底片質(zhì)量不合格。而后使用倒鏈將管排拉開達 到焦距要求，底片質(zhì)量改善并達到了標準要求。如果Se75射源焦點 尺寸22mm，那么最小焦距為353.2mm，現(xiàn)場條件就容易滿足焦距 要求，底片質(zhì)量會更好。 Page 4 L1射線源至工件表面的距離；L2工件表面至膠片的距離 圖 1 雙壁雙投影法 Page 5 2.根部凸出的檢測 n 根部凸出應作為一個監(jiān)督的重點，原因見超（超） 臨界機組金屬檢驗特點一文第三條。根部凸出是相

4、對于 內(nèi)凹而言的，現(xiàn)階段能夠?qū)Ω客钩鲞M行定性、定量的無 損檢測方法只有射線檢測。雖然現(xiàn)行檢測標準中所列缺陷 無此項，但根據(jù)DL/T869-2012表 8 、DL/T5190.2-2012 表 5.1.6 等相關條文可確定其控制尺寸，根部凸出高度測 量方法可參照內(nèi)凹的。以下為為某超臨界鍋爐安裝監(jiān)檢時 的實例：末級過熱器1道焊口（編號為MG1-5-4）在射線 影像中9點位置根部凸出5 mm（圖2），不符合DL/869- 2012標準中表8對I類焊接接頭根部凸出2 mm的規(guī)定。 Page 6 圖2 Page 7 3、 T91、T92接頭冷裂紋 n T91、T92有一定的冷裂紋傾向，射線底片中一種裂

5、 紋特征為：位于焊縫中，與焊縫方向垂直或接近垂直，用 放大鏡觀察缺陷由中間向兩端變細，兩端無明顯的裂紋特 征，尖端發(fā)鈍、發(fā)直（圖3）；另一種裂紋特征為：由圓 形缺陷（如氣孔、夾渣）發(fā)展而來成蝌蚪尾巴樣，裂紋特 征明顯。為提高裂紋缺陷的檢出率，射線檢測應使用高梯 度噪聲比的膠片。 n Page 8 圖3 Page 9 4、T23鋼再熱裂紋 n T23鋼管子接頭在使用中發(fā)現(xiàn)有再熱裂紋傾向(P542)， 典型的斷口的宏觀形貌照片如圖4，其特征為：由外壁開 裂（從其它未裂透接頭發(fā)現(xiàn)），與管子周向平行，呈典型 脆性斷裂。由于該缺陷的方向性，射線探傷極難發(fā)現(xiàn)，在 制定探傷工藝時應垂直透照或接近垂直透照（便

6、于標定焊 縫中缺陷，影像橢圓短軸內(nèi)側間距接近0）。另外，針對 超聲波探傷對裂紋的檢出靈敏度高的特性，在進行接頭橫 波超聲波探傷時，應特別注意接頭外表面熔合線處的信號。 在役機組需對此類再熱裂紋普查時，還可用表面波探傷或 表面探傷。 Page 10 圖4 斷口的宏觀形貌照片 Page 11 5、P91/92、P122等材料中超聲波聲速 及其對探傷的影響 n 參見P91/T91鋼焊接接頭的超聲波探傷一文。 n 故需使用同聲速試塊實測探頭參數(shù)及調(diào)整掃描速度。 DL/T869-2012：F.3.1要求制作同種材質(zhì)的對比試塊并不 準確，應為同聲速試塊，因同種材料熱處理狀態(tài)不同其聲 速有區(qū)別，最佳作法是試

7、塊采用同現(xiàn)場管道相同的熱處理 工藝制作試塊。而P92鋼暫無彈性模量、泊松比的標準數(shù) 據(jù)，有文獻介紹其實測縱波聲速平均值為5966m/s,橫波聲 速平均值為3283m/s。因P92、P91鋼橫波聲速較接近 （P91鋼Cs=3310m/s），現(xiàn)在均使用P91試塊代替P92試 塊。 Page 12 6、T/P91、T/P92鋼測厚問題 n 如前所述，T/P91、T/P92中縱波聲速與低合鋼中的不 同，如不加調(diào)整即測量，以T/P91鋼為例，其誤差為 （6087-5900）6087=3.07%，測值較實際值偏小，對 T91小徑管測厚影響不大，但是P91厚壁管測量誤差絕對 值較大。另一后果是，造成對管道接

8、頭超聲波探傷時母材 厚度測量不準，影響對根部缺陷的判別。 Page 13 7、P91/92鋼接頭超聲波探傷中的定性問題 n 鑒于P91/92的材料特性,客觀上要求在探傷中對裂紋、未熔合等 危險性缺陷判定性質(zhì)。在超聲波探傷是否需要定性存在著誤區(qū)，普遍 看法是II、III級考試不需定性，故實際探傷也不要求定性。其實在 JB/T4730.3-2005:5.1.8.1已明確：超過評定線的信號應注意其是否具 有裂紋等危害性缺陷特征。在電力行業(yè)標準DL/T820-20025.5.3.3也 有類似的規(guī)定：性質(zhì)為裂紋、未熔合、根部未焊透(不允許存在未焊 透的焊縫)評定為級。筆者的理解是：根據(jù)波幅或長度就能判廢

9、的 缺陷不必定性（返修困難大需監(jiān)督運行的除外），其它反射波幅在I、 II的缺陷須區(qū)分為危害性缺陷、普通缺陷兩類。這樣既降低了定性的 難度，也減輕了探傷人員的工作量。有些場合需進一步確定為何種缺 陷可繼續(xù)分析,見JB/T4730.3-2005:7.3.1.5（P102)。P91/P92鋼管 道焊接接頭的無損檢驗一文4.3對P91/92接頭中裂紋、未熔合的判 定進行了詳細的介紹。 Page 14 8、 P91/92鋼接頭表面微裂紋磁粉探傷 n P91/92焊接接頭易出現(xiàn)表面微裂紋（圖5），較適合 的探傷方法為磁粉探傷。需要注意的是因裂紋尺寸小，焊 縫打磨光潔度對此類缺陷的檢出率影響很大。以下為某超

10、 臨界鍋爐安裝監(jiān)檢時的實例：經(jīng)磁粉探傷發(fā)現(xiàn)，主汽延伸 段管道編號為ZQY5的焊口上存在1處約5mm長的裂紋缺 陷(圖6）。另見P91/P92鋼管道焊接接頭的無損檢驗 一文4.4。 Page 15 圖5表面打磨后宏觀可見的表面細微裂紋 Page 16 圖6 Page 17 9、特有元素光譜分析 n 新型耐熱鋼成分一大特點為鈮Nb、銅Cu 、鎢W等元 素的添加 ,但在安裝現(xiàn)發(fā)現(xiàn)場光譜分析過程中不分析這幾 種元素的情況，理由有資格證考試不要求掌握這幾種元素、 看譜鏡分析太難。另外還有錯誤操作的原因，如分析銅元 素不使用純鐵電極。雖然DL/T991-2006：4.4.5規(guī)定：在 分析前就能預見到用看譜

11、鏡分析難于甄別金屬材料牌號的， 應選用直讀光譜儀進行分析。但鑒于直讀光譜儀昂貴的價 格及脆弱的使用性能，現(xiàn)場未必能用上，這就要求掌握這 幾種元素的分析方法，具體分析方法見超（超）臨界機 組安裝施工中金屬監(jiān)督工作的特點一文2.2。 Page 18 10、P91/92鋼里氏、布氏硬度換算 n 由于與碳鋼、低合金鋼彈性模量的不同，故不能在 里氏硬度計上直讀布氏硬度值，按GB/T17394-1998:7.9 規(guī)定，需做對比試驗以得到里氏、布氏硬度換算關系。具 體參見低硬度P91鋼主蒸汽管道安全性能研究與評價、 超超臨界機組常用金屬材料的硬度控制及現(xiàn)場測量。 鑒于現(xiàn)場工作中做此對比試驗難度較大，而且現(xiàn)場

12、普遍使 用里氏硬度計，建議由研究部門做試驗，在標準中加入里 氏硬度控制范圍，現(xiàn)場就可以直接讀取里氏硬度值進行判 別。另外同種鋼母材、焊縫彈性模量不同（母材為鍛制或 軋制、焊縫相當于鑄造），故焊縫的對比試驗需另做。 Page 19 11、P91/92鋼接頭硬度驗收標準中焊縫合格指標的沖突 n DL/T869-2012規(guī)定為180HBW-270HBW,是按絕對值 控制；DL/T819-2010則規(guī)定換算的焊縫布氏硬度值不得 超出原始母材硬度值的40%或低于原始母材硬度值的90% （原始母材硬度控制范圍180HB-250HB,如母材硬度為 180HB ,則焊縫應控制在162HB-252HB），是按相對值控 制；二者存在著沖突，實踐中應以嚴格者為準。其實標準 制定者原意要求焊縫硬度不得高于250HB，只是考慮到熱 處理工作現(xiàn)狀才放寬的。 Page 20 12、P91/92鋼異常顯微組織 n P91/92鋼供貨狀態(tài)的顯微組織為回火馬氏體。這里所 說的異常顯微組織，是指由于制造工藝不當形成的不符合 標準的組織，如混晶（混入鐵素體、貝氏體等）、粗晶 （3-4級）組織(P13) 。組織異常與硬度超標常同時出現(xiàn)。 以下為某超臨界鍋爐內(nèi)部檢驗時的實例：經(jīng)硬度檢驗、金 相檢驗發(fā)現(xiàn)，