发电公司超临界及超超临界机组问题集

~金属1大型铸件的缺陷1.1现象近两年投产的机组，大型铸件普遍存在缺陷，这些铸件包括汽缸、主汽门、调速汽门、堵阀等，安装前和检修中检验时不同程度的检出裂纹、夹渣等，情况严重的甚至在一个阀门上就能检出四、五十处缺陷。1.2原因分析铸件在铸造后，应进行半年至一年的时效，释放应力，但是目前的实际情况是没有时效过程，造成在产品加工完成后至使用前乃至使用过程中由于内应力的作用，内部缺陷扩展至表面形成宏观缺陷。1.3危害铸件的抗裂性较差，其中的缺陷容易扩展，有时会贯穿壁厚，严重时可造成运行中泄漏。1.4处理方法利用机组大修时机对大型铸件进行检查，发现缺陷立即清除，若消缺后剩余壁厚不满足使用要求需进行补焊。另外，对在建机组，应加强安装前对铸件的抽检力度，尽可能在投产前消除已经存在的缺陷。2异物堵塞造成锅炉受热面管爆管2.1现象异物容易堵塞受热面管截流圈处而造成爆管。2.2原因对于超临界锅炉，受热面管管径明显减小，尤其水冷壁管和过热器管对截流圈孔径，最小为8mm，相对300MW机组小很多。存在小的异物如氧化皮、焊渣、“眼镜片”、铁屑等残留物极易堵塞截流孔，而造成爆管。2.3危害异物堵塞是超临界机组的普遍现象。2.4措施根据截流圈结构进行X射线检查和窥镜检查，并检查到位。3奥氏体不锈钢氧化问题3.1现象超超临界机组大量使用了18％Cr系奥氏体不锈钢，由于奥氏体不锈钢在高温下易产生氧化皮，脱落后造成受热面下弯管堵塞。3.2原因1）材料本身的先天性不足问题；2）晶粒度不均匀，局部晶粒度过大，造成耐高温氧化性能降低；3）内壁喷丸处理不佳；4）这些材料由国外引进，目前正在进行国产化，国产生产党材料目前不能提供高温氧化数据。5）氧化数据如下：名称主要成份许可金属温度℃许用应力，MPa晶粒蒸汽氧化垢(650℃×1000h)批准单位600℃650℃TP347H18Cr-11Ni-0.9Nb64091546.027μmASMETP347HTP347HFG18Cr-11Ni-0.9Nb650108668.717μmASMECC2159Super304H18Cr-9Ni-3CuNb670121788.518μmASMECC2328HR3C25Cr-20Ni-Nb-N665107694.5<2.5μmASMECC21153.3危害是超临界机组的普遍现象。3.4措施1）开展材料性能研究；2）开展氧化皮脱落机理研究和运行方式的研究；3）更换高一级材料，如HR3C。4P91、P92高温管道硬度偏低4.1现象P91、P92管道及弯管硬度值常常低于180HB以下，有的甚至在140-150HB之间。严重影响了机组的安全性。4.2原因热加工偏离工艺要求；加工后未对外表面进行处理；对于弯管弯制后回火温度过高。4.3危害严重影响了材料的高温性能，使用寿命缩短。潜在危险极大。4.4措施1）安装前必须进行原因分析，找出硬度低的部位和与显微组织的关系。2）如果已经安装，应缩短检查周期；3）在运行8-10万小时后应进行解剖分析。5奥氏体不锈钢弯管未进行固溶处理引起的爆管5.1现象引起爆管5.2原因钢管冷弯后未进行固溶处理。5.3危害造成非停。5.4措施对于冷弯奥氏体不锈钢钢管需进行固溶处理。6主蒸汽、再热蒸汽温度测点插入式管座泄漏6.1现象近年来制造的超临界、超超临界机组主蒸汽、再热蒸汽管道温度测点大量采用插入式管座结构，温度套管采用奥氏体不锈钢，管道材质主要是P91、P22。截止目前所获信息，已有南方一个电厂机组运行负荷为500MW，主蒸汽压力为16.44MPa，温度为538℃工况下，左侧主汽门进汽管道立管温度套管焊口拔脱飞离，造成主蒸汽泄漏，所幸未伤人。从实际剥离形态看，被剥离的焊缝填充区与管道未熔合。另有两个厂600MW机组在水压试验过程发生温度管座发生泄漏，除此之外，另有两个电厂在基建过程中由于发现及时，进行了返修处理，水压试验顺利通过。插入式温度管座结构型式在新建超临界机组（包括一部分亚临界机组）中的应用较为普遍。6.2原因分析①奥氏体焊缝与管道母材熔合不良，在高压力作用下母材与焊缝脱离，甚至有一些尚未带压力，就已经部分分离。沿坡口的未熔合管道母材温度套管沿坡口的未熔合管道母材温度套管②焊接层间温度控制不严格，产生裂纹等危害性缺陷。温度套管裂纹管道母材温度套管裂纹管道母材根据制造厂工艺，该结构根部往往有6－10mm钝边，管道上开的坡口角度往往较小（约16o－30o），且为单侧坡口，给焊工施焊带来很大困难。焊完后，对焊缝的最终无损检验仅为渗透探伤，这种方法只对是否有表面裂纹有一定的检验能力，对焊缝内部质量没有检验能力。制造厂检验工艺中没有对焊缝内部质量进行检验的工艺。因此，焊缝内部即使存在缺陷，也不能检出，从而把隐患带到电厂。6.3危害导致主蒸汽、再热蒸汽泄漏，危害巨大。6.4处理方法利用机组检修时机（大修和小修）对该类焊缝进行表面、超声检查，发现缺陷立即清除，尽早检查处理，消除该隐患。7关于P91/P92材料制作的主蒸汽管道、集箱问题7.1可能存在的隐患P91/P92是我国近年来引进的新型马氏体耐热钢，高温持久强度高，长期运行组织稳定性高。但在制造过程总，容易出现裂纹、未熔合等危害性缺陷，但是由于缺陷尺寸较小，制造厂现有工艺难以全部检查出来进行返修，因此可能有一部分带有危害性缺陷的管道投产。虽然目前尚未发生此类事故，但是随着机组运行时间的增加，风险也在增加。7.2原因分析P91和P92具有很高的高温蠕变强度。合金含量在10％以上，因此给焊接带来很大难度。它对氩弧焊打底，预热温度，层间温度控制，热处理工艺等都有严格的技术要求。由于目前锅炉行业工作量大，工期紧，有的焊工在焊接过程中往往背离焊接工艺，致使焊缝中产生未焊透、未熔合、裂纹等严重缺陷。而在对接焊缝进行无损检测时，由于焊缝壁厚大，如1000WM机组主蒸汽管道壁厚在100mm以上，无法进行射线探伤（即使使用加速器透照，灵敏度（尤其是对裂纹、未熔合等缺陷）仍然较低）。仅采用超声波探伤对焊缝内部进行检查（表面进行磁粉或渗透探伤）。在以往的常规超声波探伤方法中，对缺陷定性是很困难的。有些微裂纹、未熔合在超声波探伤时，会因为超声反射能量低而被忽略；或者因为焊缝根部成型不好而不易区分，这种情况即视为合格品而放行。7.3危害由于P91/P92钢焊缝缺口敏感性很强，容易造成