华能电厂P91P92焊接质量检验导则2008版

PAGE华能电厂P91、P92钢焊接质量检验导则华能国际电力股份有限公司二○○八年一月PAGEIII目次TOC\o"1-3"\u前言 II1. 适用范围 12. 检验项目与验收 13. 硬度检查 13.1 检验范围和数量 13.2 测试仪器 13.3 测试表面制备 23.4 测试人员和测试方法 23.5 验收标准 23.6 复验 24. 微观组织结构 34.1 检验范围和数量 34.2 检验方法 34.3 验收标准 45. 不合格品的处理方法 4

前言T91/P91/F91钢（9Cr1MoVNbN）是美国在T9钢的基础上通过降低碳含量、添加合金元素V、Nb并控制N含量开发出来的改良型9Cr1Mo钢。在620℃以下时，该钢的许用应力高于奥氏体不锈钢TP347H，在550℃以下该钢的设计许用应力约为P22钢的两倍。采用P91代替P22作为高温厚壁管道可大幅度减小壁厚，从而降低成本并提高机组运行灵活性。这种钢已经在我国亚临界和超临界机组中得到了广泛的应用。P92或同材质的F92、T92钢（9Cr0.5Mo1.8WVNbN）是在P91的基础上适当降低Mo元素的含量，同时加入1.8%左右的W和微量B改良的新型耐热钢，其高温强度得到了进一步提高，最高使用温度可达到625℃左右。我国目前在建的超超临界机组基本上都采用了P92钢作为主汽管道材料。P91、P92这两种钢的出现对电厂的设计和运行带来了很大的益处，但同时对相应部件的制造、安装带来了技术上的挑战。与常规的碳钢和低合金耐热钢不同，这两种马氏体耐热钢的优异性能来自于对组织的精确控制，如果在制造和安装中没能严格执行正确的工艺，没有获得合适的组织，或者由于运行不当对这种组织造成的破坏都会导致高温强度的显著下降从而使部件早期失效。由于华能国际电力股份有限公司在建的电源项目较多，P91、P92钢的应用非常普遍，且主要用于主蒸汽、再热蒸汽管道和联箱等重要部件，在这些部件上通常有大量的对接接头、角焊缝甚至纵向焊缝等，同时还采用弯头、弯管、三通等管件，这些都是长期运行中对安全影响最大的薄弱环节。然而目前有关P91、P92或者同材质的F91、F92材料的国内、国际标准过于笼统，其验收指标是仅从无超标缺陷、不开裂等最基本的要求提出的，没有充分考虑到P91、P92钢的成分、组织和性能特点，无法保证部件的使用寿命和安全。为此专门制定本标准，主要从硬度和金相两个角度对P91、P92钢焊接接头和部件提出更明确的技术指标，作为华能国际电力股份有限公司所属电厂在相关工程合同签订与质量验收的技术依据。本标准由华能国际电力股份有限公司工程部提出并归口。本标准由西安热工研究院有限公司负责解释。本标准主要起草单位：华能国际电力股份有限公司工程部、西安热工研究院有限公司、华能浙江分公司本标准主要起草人：周荣灿范长信陈平邵天佑蒋雁PAGE4华能电厂P91、P92钢焊接质量检验导则适用范围华能国际电力股份有限公司所属电厂P91、P92钢管道的制造焊口和现场安装焊口的检验和验收。P91、P92钢管道、弯管以及F91、F92三通、弯头、异径管等管件也可参照本导则对母材的要求执行。检验项目与验收焊缝外观检查、光谱分析、无损检测、宏观金相检查参照DL/T869《火力发电厂焊接技术规程》和DL438《火力发电厂金属技术监督规程》的最新版本执行。硬度检查按本标准第3章执行，微观金相检查按本标准第4章执行。硬度检查检验范围和数量名义管径大于150mm或壁厚>20mm的P91、P92钢制承压管道焊接接头必须在焊后热处理后进行100%硬度检查。其余尺寸的焊接接头按5%比例抽检，抽检硬度有异常值时扩大抽检比例；焊后热处理记录显示异常的焊接接头进行100%硬度检查。测试仪器现场硬度检验可采用便携式硬度计。硬度计应定期进行计量鉴定并取得计量鉴定合格证书，检验前使用标准硬度块进行校验，校验合格方能使用。以下条款中规定的硬度值均系以台式布氏硬度计测定的数值。为避免由便携式硬度计测量的其它硬度值向布氏硬度转换时带来误差，可将硬度在HB190-250之间的标准试块或由P91、P92钢母材制成的试样，分别通过台式布氏硬度计和便携式硬度计测量硬度（均以布氏硬度表示），其差值作为该类型硬度向布氏硬度转换误差的校正值。测试表面制备抽检的部位可选择便于打磨的位置，但如果热处理过程中出现超温等异常情况，应首先在相应区域检查并适当增加检验部位的数量。检验前将待检部位包含焊缝、近缝区母材在内的区域打磨去除表面氧化皮、脱碳层，通常需磨去0.7-1.2mm，并以120#或更细的砂轮、砂纸等精磨，表面粗糙度Ra<6.3μm。对焊后热处理过程出现各种异常情况的焊接接头，应在所有控温加热区域各选择一处进行硬度测量。测试人员和测试方法测试人员必须经过专门培训，熟悉测试仪器的测试原理、测试方法。测试时应严格遵照相关的国家标准、行业标准以及产品使用说明执行。测量的部位包括焊缝、近缝区母材，同一部位至少测量5点，取其算术平均值作为相应部位的硬度值。验收标准焊缝金属的硬度控制范围最佳为HB195－HB235，硬度低于HB180或者高于HB250为不合格。P91、P92钢管母材、管件的硬度范围最佳为HB190-220，供货态硬度低于HB180或者高于HB250为不合格，经过焊后热处理后近缝区（距离熔合线1倍焊缝宽度内）母材经过焊后热处理后硬度低于HB175或高于HB250为不合格。复验当出现硬度值超标时，应首先将该部位再打磨0.5mm深重新检查，如仍不合格，沿着圆周方向在附近另选择两处、沿圆周方向180°的位置选择一处（参见图1）合计3处重新打磨测量。如果仍有硬度不合格现象最终判断为不合格。图1硬度复检位置示意图微观组织结构P91、P92钢正常的组织应该是完全的回火马氏体，除了热影响区外，母材和焊缝金属的马氏体板条特征明显（P91、P92钢在弯管、锻造、焊接之后的热处理过程中如温度和升降温速率控制不当容易出现δ－铁素体、未回火马氏体、过度回火的回火索氏体等异常组织，这些组织的存在将导致P91、P92钢部件的使用寿命大幅度下降）。检验范围和数量名义管径大于150mm或壁厚>20mm的P91、P92钢制承压管道按焊接接头数量的10％抽检；对硬度超标的接头100％检验。检验方法金相制备和观察按《DL/T884-2004火电厂金相检验与评定技术导则》和《DL/T652－1998金相复型技术工艺导则》进行；如发现有δ-铁素体，其含量（面积比）按网格法放大倍数250倍在焊缝、热影响区、母材各检查10个视场，平均值为铁素体的含量。验收标准焊缝微观组织必须以马氏体板条清晰的回火马氏体为主，否则为不合格；焊缝金属中的δ-铁素体含量不得超过3%，最严重视场中不得超过10%；熔合区δ-铁素体含量不得超过10％，最严重的视场不得超过20％。*对回火马氏体中出现的少量未回火马氏体组织，应根据焊接和焊后热处理温度记录曲线进行判断，如果工艺正常，未回火马氏体是焊态组织中微量残余奥氏体经热处理后转变而来，应视为合格；如果经过分析认定焊后未完全冷却到奥氏体转变终了温度Mf以下，或焊后热处理时温度超过了下临界转变温度AC1，组织为不合格。*为参考条款。4.P91、P92钢管、管件母材中的δ-铁素体含量不超过1%，最严重视场不得超过3%。5.建议P91和P92管材和管件（F91、F92）订货时将铝元素（Al）含量控制在0.015%以下，Ti和Zr均不大于0.01％。不合格品的处理方法工厂化焊接接头经上述硬度和金相检验不合格后，首先分析原因，然后