超(超)临界机组金属检验特点.

1、Page 1超（超）临界机组锅炉金属检验特点Page 2 引言n 由于蒸汽参数的提高，相较于亚临界锅炉，超（超）临界机组锅炉在设计、制造中出现了一些新的特征。主要为：1、锅炉结构与亚临界锅炉不同，水冷壁管径变细，焊口数量多，安装施焊难度大，出现众多的镜面焊口。2、使用大量新材料，如WB36、T23、9%-12%Cr马氏体型耐热钢(包括T/P91、T/P92、T/P911、T/P122等)、TP347HFG、SUPER304H、HR3C。以下根据这些特征，结合相关资料，阐述金属检验需特别注意的事项。Page 31、受热面狭窄位置透照使用Se75射源 n 在超（超）临界机组锅炉安装过程中，由于透照

2、时位置狭窄，有的电建公司使用了射线源透照小径管接头，特别是Se75更广泛应用（Ir192透照厚度须20 mm，适于中、大径管） 见DL/T821表 5 ，并取得一定的经验。但在某些现场，采用Se75射源透照后，底片影像模糊，焊缝轮廓不清，达不到标准所要求的象质指数。采取加定向源头、加背防护铅皮、管子中间加铅皮等措施后，底片质量仍未有实质性的提高。经分析为焦距不够所致：例如某部件规格为577，该Se75源焦点尺寸33mm，按标准DL/T821-2002：4.11规定：射源至工件表面距离L1为：L110DL22/3=103572/3=444.3 mm，则焦距f最小应为：f= L1 L2=444.3

3、57=501.3 mm（图1），而实际位置由于安装顺序和管排间距所限，焦距仅能达到300- 400 mm，远达不到标准要求，从而造成底片质量不合格。而后使用倒链将管排拉开达到焦距要求，底片质量改善并达到了标准要求。如果Se75射源焦点尺寸22mm，那么最小焦距为353.2mm，现场条件就容易满足焦距要求，底片质量会更好。Page 4L1射线源至工件表面的距离；L2工件表面至胶片的距离 图 1 双壁双投影法Page 52.根部凸出的检测n 根部凸出应作为一个监督的重点，原因见超（超）临界机组金属检验特点一文第三条。根部凸出是相对于内凹而言的，现阶段能够对根部凸出进行定性、定量的无损检测方法只有射

4、线检测。虽然现行检测标准中所列缺陷无此项，但根据DL/T869-2012表 8 、DL/T5190.2-2012表 5.1.6 等相关条文可确定其控制尺寸，根部凸出高度测量方法可参照内凹的。以下为为某超临界锅炉安装监检时的实例：末级过热器1道焊口（编号为MG1-5-4）在射线影像中9点位置根部凸出5 mm（图2），不符合DL/869-2012标准中表8对I类焊接接头根部凸出2 mm的规定。Page 6图2Page 7 3、 T91、T92接头冷裂纹n T91、T92有一定的冷裂纹倾向，射线底片中一种裂纹特征为：位于焊缝中，与焊缝方向垂直或接近垂直，用放大镜观察缺陷由中间向两端变细，两端无明显的

5、裂纹特征，尖端发钝、发直（图3）；另一种裂纹特征为：由圆形缺陷（如气孔、夹渣）发展而来成蝌蚪尾巴样，裂纹特征明显。为提高裂纹缺陷的检出率，射线检测应使用高梯度噪声比的胶片。n Page 8 图3Page 94、T23钢再热裂纹n T23钢管子接头在使用中发现有再热裂纹倾向(P542)，典型的断口的宏观形貌照片如图4，其特征为：由外壁开裂（从其它未裂透接头发现），与管子周向平行，呈典型脆性断裂。由于该缺陷的方向性，射线探伤极难发现，在制定探伤工艺时应垂直透照或接近垂直透照（便于标定焊缝中缺陷，影像椭圆短轴内侧间距接近0）。另外，针对超声波探伤对裂纹的检出灵敏度高的特性，在进行接头横波超声波探伤时

6、，应特别注意接头外表面熔合线处的信号。在役机组需对此类再热裂纹普查时，还可用表面波探伤或表面探伤。Page 10图4 断口的宏观形貌照片Page 115、P91/92、P122等材料中超声波声速及其对探伤的影响n 参见P91/T91钢焊接接头的超声波探伤一文。n 故需使用同声速试块实测探头参数及调整扫描速度。DL/T869-2012：F.3.1要求制作同种材质的对比试块并不准确，应为同声速试块，因同种材料热处理状态不同其声速有区别，最佳作法是试块采用同现场管道相同的热处理工艺制作试块。而P92钢暂无弹性模量、泊松比的标准数据，有文献介绍其实测纵波声速平均值为5966m/s,横波声速平均值为32

7、83m/s。因P92、P91钢横波声速较接近（P91钢Cs=3310m/s），现在均使用P91试块代替P92试块。Page 126、T/P91、T/P92钢测厚问题n 如前所述，T/P91、T/P92中纵波声速与低合钢中的不同，如不加调整即测量，以T/P91钢为例，其误差为（6087-5900）6087=3.07%，测值较实际值偏小，对T91小径管测厚影响不大，但是P91厚壁管测量误差绝对值较大。另一后果是，造成对管道接头超声波探伤时母材厚度测量不准，影响对根部缺陷的判别。Page 13 7、P91/92钢接头超声波探伤中的定性问题n 鉴于P91/92的材料特性,客观上要求在探伤中对裂纹、未熔

8、合等危险性缺陷判定性质。在超声波探伤是否需要定性存在着误区，普遍看法是II、III级考试不需定性，故实际探伤也不要求定性。其实在JB/T4730.3-2005:5.1.8.1已明确：超过评定线的信号应注意其是否具有裂纹等危害性缺陷特征。在电力行业标准DL/T820-20025.5.3.3也有类似的规定：性质为裂纹、未熔合、根部未焊透(不允许存在未焊透的焊缝)评定为级。笔者的理解是：根据波幅或长度就能判废的缺陷不必定性（返修困难大需监督运行的除外），其它反射波幅在I、II的缺陷须区分为危害性缺陷、普通缺陷两类。这样既降低了定性的难度，也减轻了探伤人员的工作量。有些场合需进一步确定为何种缺陷可继续

9、分析,见JB/T4730.3-2005:7.3.1.5（P102)。P91/P92钢管道焊接接头的无损检验一文4.3对P91/92接头中裂纹、未熔合的判定进行了详细的介绍。Page 14 8、 P91/92钢接头表面微裂纹磁粉探伤n P91/92焊接接头易出现表面微裂纹（图5），较适合的探伤方法为磁粉探伤。需要注意的是因裂纹尺寸小，焊缝打磨光洁度对此类缺陷的检出率影响很大。以下为某超临界锅炉安装监检时的实例：经磁粉探伤发现，主汽延伸段管道编号为ZQY5的焊口上存在1处约5mm长的裂纹缺陷(图6）。另见P91/P92钢管道焊接接头的无损检验一文4.4。Page 15 图5表面打磨后宏观可见的表面

10、细微裂纹Page 16图6Page 17 9、特有元素光谱分析n 新型耐热钢成分一大特点为铌Nb、铜Cu 、钨W等元素的添加 ,但在安装现发现场光谱分析过程中不分析这几种元素的情况，理由有资格证考试不要求掌握这几种元素、看谱镜分析太难。另外还有错误操作的原因，如分析铜元素不使用纯铁电极。虽然DL/T991-2006：4.4.5规定：在分析前就能预见到用看谱镜分析难于甄别金属材料牌号的，应选用直读光谱仪进行分析。但鉴于直读光谱仪昂贵的价格及脆弱的使用性能，现场未必能用上，这就要求掌握这几种元素的分析方法，具体分析方法见超（超）临界机组安装施工中金属监督工作的特点一文2.2。Page 1810、P

11、91/92钢里氏、布氏硬度换算n 由于与碳钢、低合金钢弹性模量的不同，故不能在里氏硬度计上直读布氏硬度值，按GB/T17394-1998:7.9规定，需做对比试验以得到里氏、布氏硬度换算关系。具体参见低硬度P91钢主蒸汽管道安全性能研究与评价、超超临界机组常用金属材料的硬度控制及现场测量。鉴于现场工作中做此对比试验难度较大，而且现场普遍使用里氏硬度计，建议由研究部门做试验，在标准中加入里氏硬度控制范围，现场就可以直接读取里氏硬度值进行判别。另外同种钢母材、焊缝弹性模量不同（母材为锻制或轧制、焊缝相当于铸造），故焊缝的对比试验需另做。Page 1911、P91/92钢接头硬度验收标准中焊缝合格指

12、标的冲突n DL/T869-2012规定为180HBW-270HBW,是按绝对值控制；DL/T819-2010则规定换算的焊缝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围180HB-250HB,如母材硬度为180HB ,则焊缝应控制在162HB-252HB），是按相对值控制；二者存在着冲突，实践中应以严格者为准。其实标准制定者原意要求焊缝硬度不得高于250HB，只是考虑到热处理工作现状才放宽的。Page 2012、P91/92钢异常显微组织n P91/92钢供货状态的显微组织为回火马氏体。这里所说的异常显微组织，是指由于制造工艺不当形成的不符合标准的组织，如混晶（混入铁素体、贝氏体等）、粗晶（3-4级）组织(P13) 。组织异常与硬度超标常同时出现。以下为某超临界锅炉内部检验时的实例：经硬度检验、金相检验发现