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摘要：本文主要分析了某660兆瓦超临界下机组的主蒸汽管道高温处理时，遇水冲击全过程与技术，并提出了高温处理下主蒸汽管道遇水冲击以后模拟工艺相关技术与试验措施。在模拟工艺的试验与现场检验过程中可以看出，SA335P92与SA335P91钢材料抗裂纹的敏感性比较强，给P91/P92型钢的主蒸汽管道焊接母材、对接焊口在高温处理中遇水冲击以后的理提供决策依据与技术支持，同时给同类缺陷处理与选择提供新技术的数据参考。
关键词：主蒸汽管道；焊口热处理；高温水；冲击
SA335P92与SA335P91型电厂超超临界、亚临界与超临界机组再热蒸汽、主蒸汽管道的用钢，国内引进时间长达二十年。而且在电力体系焊接人员不断努力下，SA335P92与SA335P91型钢在焊后检验、焊接与热处理等方面均已经形成完整应用的系统，同时累积了丰富实践的经验。可是在焊接的热处理产生意外时，应急材料与处理方面，并没有成熟经验与技术可以借鉴，因此，需要相关人员深入分析，不断总结经验教训，更好地对热处理故障进行处理。
1.案例分析
在2010年9月13日11时50分，某个电厂2×660M兆瓦超超临界的#4机组主蒸汽阀和主汽阀的过渡段，主要对接着左侧左侧#34与右侧#28的焊口，其主汽阀的材质是SA335P91，过渡段的材质是SA335P92，实测规格为ID280×100毫米。进行高温热处理使，发现蒸汽管道内部进水，主要原因是FSSS的交叉调试错误致使蒸汽管内部进水，且气管温度也骤然下降，高温热处理工作人员发现以后，及时通知管理人员将阀门关闭，并将水源切断，关闭高温热处理的电源。该时刻右侧#28的焊口高温热处理实际温度为760摄氏度，恒温一小时，发现进水、降温直至停电经历四分钟，且温度降为32摄氏度，其降温速度高达每小时480摄氏度，温度降到120摄氏度，进行二次高温热处理[1]。
而#34焊口高温热处理的温度为320摄氏度，进行升温时，从拉闸停电知道当天的12：05分，钢温度降到165摄氏度，同时进行二次高温热处理，于15：05分热处理完成。当高温热处理完成后，分布对两个焊口进行现场金相的检验与表面硬度检验，并没有发现明显的问题。但由于机组整启工作、吹管工作等因素，使用主汽阀更换与过渡段处理方式的成本比较高，且时间不够，若不及时进行整启、吹管的工作，很容易引发安全故障。因此，为保证机组安全运转，评估高温急冷的状态下管道、阀门与焊口后，要根据钢实际情况采取处理措施，对焊口进行处理，确保蒸汽管的运行安全。
2.模拟工艺的试验
2.1试验材料
焊材的选择，焊丝型号为MTS616，长度是2.4毫米；电焊条型号为MTS616，Φ3.2毫米与2.5毫米。母材选取：SA335P92与SA335P9管子各选一段，其规格是ID304.8×77毫米，长度是300毫米，坡口型是双V型，其对口间隙在2-3毫米之间，而坡口钝边在1-2毫米之间。
2.2焊接的工艺
采取氩弧焊来打底以及电焊盖面与填充，充氩保护打底层管。1-2层施焊焊条的电弧焊为Φ2.5毫米，其他焊层则使用采用Φ3.2毫米的焊条。在焊后高温热处理的参数有：焊接以后冷却到80-100摄氏度，经过2小时后升温。其恒温温度为760摄氏度，恒温的时间以焊件内壁、外壁温度差≯20摄氏度为准，升温的速度每小时在80-150摄氏度间，降温的速度每小时不会超过150摄氏度，冷却到300摄氏度以下可以不控制[2]。
2.3模拟实验的准备
管内壁水的冲击模拟试验从图一可以看出，并在试件两侧加装了临时联络官与堵板，主要还用来注水。为了加大流速以消防水为水源，其中进水管Φ89×10毫米，连接着消防管；而出水管Φ219×10毫米，将出水引到下水道中。
图一 模拟管内壁水的冲击试验图
2.3高温水冲击模拟试验的过程
焊后高温热处理的温度上升到760摄氏度，经一小时的恒温后，将消防栓的阀门打开，往试件管中注入大量消防水，同时保持消防水流动，四分钟后将热处理的电源关闭，而温度仪器则要保持工作，以便跟踪温度的变化。经十分钟的充水后，要迅速的将管内水分排出。
2.4机械性能的试验
严格检验试件金相、拉力、冲击力与弯曲情况，同时出具试验报告与检验报告。
3.检验结果
根据《焊接工艺评定规程》DL/T868-2004的要求进行取样，其取样位置从图二中可以看出。
图二 取样位置的示意图
当试件冷却到常温以后，使用UT检验是Ⅰ级；剖开管内壁进行PT与MT检验，没有发现裂纹与缺陷，外表面与管子内硬度分别是274HB与286HB，与DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》要求的硬度不符。此外，对母材取样与根部焊缝实施金相组织的检验，其中试样采取氯化铁盐酸的水溶液进行侵蚀，结果证明试样的组织是颗粒化合物加回火马氏体，并没有发现微观的裂纹。
SA335P91的主汽阀焊口、阀体与SA335P92的过渡段遇高温水冲击后，不管是换管前、换管后试验，或是模拟性工艺试验各项减压都没有发现裂纹，证明材料抗裂纹的敏感性比较强。从模拟工艺实验中可以看出，在SA335P91侧母材各项检验的数据都在规定范围内，表明SA335P91的主汽阀阀体可以安全使用[3]。
4.主要存在的问题
（1）焊缝硬度相对较高，而P92母材硬度的较低。
（2）P92侧的母材组织出现异常。
（3）拉力试验的断裂位置一般在P92侧的母材处。
（4）评定区没有发现弯曲试件的焊缝缺陷。
（5）根部焊缝的冲击功小于41J。
5.结语
综上所述，主汽阀中过渡段右侧的#28焊口温度达到760摄氏度时，会骤然冷却，焊缝内的表面冲击力也会急剧减小，在某种程度上会影响到材料长期的安全运行。因此，为了确保机组可以长期安全稳定的运行，需要在主汽阀过渡段的右侧#28 焊口更换过渡段材料，同时将主汽阀中过渡段的左侧#34 焊口高温热处理实际控制在规定范围内，确保主蒸汽管道安装、运行的安全。
参考文献：
[1]马言.超超临界火力发电厂机组主蒸汽管SA335-P92钢焊接工艺研究[J].锅炉制造，2012，23（01）：54-60.
[2]高如云，李成.主蒸汽滤网三通角焊缝现场修复焊接及热处理工艺研究与应用[J].科技资讯，2014，13（24）：96-99.
[3]宋军，庞鸿江.300MW火力发电机组主蒸汽管焊接、检验及热处理[J].中国科技纵横，2012，15（21）：86-88.
论文作者:李广平
论文发表刊物:《基层建设》2015年26期供稿
论文发表时间:2016/3/18
标签：摄氏度论文; 蒸汽论文; 高温论文; 温度论文; 机组论文; 金相论文; 裂纹论文; 《基层建设》2015年26期供稿论文;