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摘要：四大管道是火电机组的关键部件之一，本文主要研究了安装前四大管道P92材质，夹层缺陷的判别、产生原因和处理。
关键词：四大管道；P92；夹层缺陷
1 前言
四大管道是火电机组的关键部件之一，其质量状态直接关系着机组的安全稳定运行，间接的也与机组的经济性相关。近年来，火电机组出现了几起较大的四大管道爆裂事故。。
目前四大管道的供货和制作渠道众多，质量参差不齐。管件的质量目前是制约四大管道质量的关键。相对于直管段，管件目前存在的质量问题较多，例如，外观有裂纹、表面凹陷较深、壁厚差异较大、硬度差异大、金相组织异常等，其中尤其是管件端部，整周断续的夹层缺陷危害尤为严重[2]。本文主要针对此类缺陷进行了研究。
2 项目背景介绍
某电厂（2×1000MW）工程由美国威曼高登公司生产，（技术参数见表1）。
表1 四大管道技术参数
图1、2 炉号Q81480/管号165312钢管B端夹层
3 存在的主要缺陷
3.1问题描述
天津电建修造厂在配管机加工坡口过程中发现炉号Q81480/管号165312、炉号 Q81473/管号165259（规格 ID711.2×54mm，材质A335P92）两根管子 B 端靠近内壁侧存在夹层缺陷（见图 1-2）。其中，管号165312为整周断续的夹层缺陷，超声波测厚仪在管端 10mm 范围处显示夹层厚度 3.67mm；管号 165259管端存在一处夹层缺陷。
3.2检验依据
EN 10246-14-2000 Non-destructive testing of steel tubes
GB/T20490-2006 承压无缝和焊接（埋弧焊除外）钢管分层的超声检测
DL/T 438-2016 火力发电厂金属技术监督规程
DL/T 884-2004 火电厂金相检验与评定技术导则
GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测量 标准评级图显微评级法
3.3 超声波检测数量及结果
依据DL/T438-2016标准规定：层状缺陷的超声波检测按 BS EN 10246-14进行，对钢管端部的夹层缺陷，应在钢管端部 0~500mm 区段内从内壁进行测厚，周向至少测5点，轴向至少测3点，一旦发现缺陷，则在缺陷区域内增加测点，直至确定缺陷范围；对于钢管 0~500mm 区段的夹层缺陷，按 BS EN 10246-14中的U2级别验收；对于距离焊缝坡口50mm附近的夹层缺陷，按U0级别验收。由于采用测厚方法检测效率低，为准确测量缺陷的面积，本次采用钢管试样上同声程φ 6mm深10mm平底孔增益15dB作为探伤灵敏度，发现缺陷后使用测厚仪测量确认。
此次检测共抽检再热热段ID711.2×54mm/A335P92 钢管41根，发现12根ID711.2×54mm/A335P92钢管管端缺陷不符合DL/T438-2016标准要求（缺陷具体情况见表2）。
表 2 存在缺陷钢管缺陷分布情况
3.4 缺陷原因分析
为分析夹层缺陷产生的原因，对管端存在夹层缺陷的 P92 再热热段钢管（规格：ID711.2×54mm，炉号：81511，管号：165573）工艺段沿管子横截面取样进行实验室检验。试验项目包括：缺陷的光学显微分析、扫描电镜及能谱分析。送检管样见图 3，图中黑色框区域为缺陷超标区域。
图 4渗透检测照片
试验前对送检 P92 管样进行渗透检测，检测结果见图 4，未见缺陷显示。可知，由于该类夹层缺陷极为细小，渗透检测难以有效检出。对 P92 管样的超标缺陷区域分别沿管子横向和纵向截取试块，光学显微分析、 扫描电镜及能谱分析。缺陷区试样的横截面光学显微形貌见图 5。在管子横截面和纵截面上存在多条明显可见且不连续的细条状夹杂物，横截面方向上夹杂物沿管子周向分布、 单个长度在 100μm左右，纵截面方向上夹杂物沿管子纵向分布、长度最大达2mm 左右，经侵蚀后发现该夹杂物呈穿晶态分布。由于该夹杂物在管子的横向、纵向两个方向均呈细条形分布，因此推断其在钢管中为片层状分布。按照GB/T 10561对 P92 纵向截面试样进行非金属夹杂物评级，以单条长度达2mmBN 夹杂物为例，按C类非金属夹杂物测量其级别为粗系4.8级，远超出GB5310-2008的要求（A、B、C、D各类夹杂物粗系和细系级别应分别不大于2.5级）扫描电子显微镜和能谱仪对P92管样中的非金属夹杂进行扫描电镜观察和能谱分析。扫描电镜形貌及能谱分析结果见图6，可知该细条形的夹杂物主要为BN。
图 6 P92 试样扫描电镜形貌及能谱分析图（a.SEM，b.BSE，c EDS）
经分析认为，送检的P92管材中的夹层缺陷主要为BN夹杂引起的。而BN形成于原始钢锭冶炼过程中，在后期钢管热成型（锻造、挤压）过程中受力而沿轧制方向变形成片层状。当热挤压、冲孔成型后剪边不足时容易产生此类缺陷。
4 问题处理及结论
由于此类缺陷为制造缺陷，都在B端部产生且长度有限。某电厂对缺陷管段进行B端缺陷定位后切除处理，切除后对端部进行超声检查合格。由于目前基建项目庞大，四大管道材料供不应求，部分生产厂商放松对质量控制，致使缺陷管件容易流入市场，对机组稳定运行造成极大安全隐患。综上所述，对于四大管道制造质量安装前有必要对其供货渠道进行追溯、对质量进行检查；对管件和配管的制作质量进行监检，以保证管道的安全可靠运行。
参考文献：
[1]周荣灿等，华能电厂P91/P92钢焊接质量检验导则 2005年10月
[2]刘鸿国，四大管道原始管、管件、配管件质量监督与检查 2007年6月
论文作者:侯胜利
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/16
标签：缺陷论文; 夹层论文; 管道论文; 钢管论文; 管件论文; 横截面论文; 质量论文; 《电力设备》2018年第25期论文;