肖国华四大管道质量现状及监检对策

肖国华四大管道质量现状及监检对策简介*火电机组四大管道包括主蒸汽管道、再热蒸汽热段、再热蒸汽冷段、高压给水管道及相关的旁路管道。名称温度(℃)压力（MPa）材料主蒸汽管道566～62025~30A335P91/P92再热蒸汽热段566～6207~8A335P91/P92再热蒸汽冷段350～4707~8A672B70CL32A6911-1/4CrCL22A6912-1/4CrCL22高压给水管道180～35035~38WB36超（超）临界机组四大管道常用材料简介*四大管道由于输送高温高压介质，且布置在炉外，靠近人员活动区域和汽轮机厂房，所以其质量直接关系到人员安全和设备安全，属于火电机组的重要设备，其造价约占火电机组建设总投资的58%。国内电厂曾发生过由于四大管道质量问题所导致的人员伤亡和设备损毁事故，应引起高度重视。简介*考虑到四大管道的重要性和特殊性，西安热工院电站建设技术部专门成立了独立的四大管道项目组，从事四大管道制造阶段的专业化监检工作。从2003年成立至今，已完成了华能火电工程亚临界、超临界、超超临界、燃机和IGCC火电项目38个、85台机组四大管道的监检工作，并出色完成了多个外系统单位委托的四大管道监检工作。项目组专业从事电站四大管道钢管制造、管件制造、工厂化配管及现场管道安装的监督检验，在长达10年的专业化工作中，在进口管道（件）、国产管道（件）、工厂化配制、现场安装等环节质量问题的监检上积累了丰富的经验。进口管道质量现状*目前新建机组四大管道很大一部分来自于进口，主要包括进口钢管、锻制三通及部分热压管件。名称钢管供应商管件供应商主蒸汽管道再热热段管道美国WYMAN-GORDON德国V&M日本住友IBFMetalcam奥地利安内高压给水管道美国WYMAN-GORDON德国V&M日本住友进口钢管、国内热压/推再热冷段管道韩国EEW韩国钢花德国EBK进口钢管、国内热压/推进口管道供应商名录进口管道质量现状进口管道常见质量问题包括：原材来源表面质量几何尺寸、壁厚硬度、金相层状缺陷焊管焊缝缺陷进口管道质量现状原材来源国内已发现使用国产管材或劣质管材冒充进口管材的情况，并已造成了严重的后果（见国质检特联2006-601号«关于对假冒国外锅炉管使用情况进行检查消除隐患的通知»）。进口管道质量现状原材来源个别进口管材缺少报关单、商检证明等文件资料，原材来源不明，甚至发现有个别假冒进口管材、伪造文件资料等问题。假冒德国曼内斯曼钢管正品德国曼内斯曼钢管（常州）进口管道质量现状原材来源个别进口管材缺少报关单、商检证明等文件资料，原材来源不明，甚至发现有个别假冒进口管材、伪造文件资料等问题。假冒意大利IBF三通钢印正品意大利IBF三通钢印进口管道质量现状表面质量主要表现在管材表面存在裂纹、沟槽、凹坑等缺陷。W-G钢管表面人工切槽进口钢管内外壁凹坑进口管道质量现状几何尺寸、壁厚主要表现在管径、壁厚、直线度、椭圆度等尺寸不合格。W-G钢管（P91，规格：ID914×34mm）白色区域壁厚不足进口管道质量现状硬度主要表现在硬度不符合DLT438-2009«火力发电厂金属技术监督规程»要求。硬度控制：P91/92(180-250HB)，WB36（180-252HB）华能福州电厂、井冈山电厂及威海电厂所使用的德国曼内斯曼OD559×60mm,材质WB36高压给水管道原材曾出现过大范围硬度异常。其中福州电厂共采购44支，33支硬度偏高至325HB。井冈山电厂共采购29支，16支钢管硬度偏高至330HB。进口管道质量现状金相组织主要表现在P91/92材料中δ-铁素体含量超标，WB36材料中铁素体含量偏多等。δ-铁素体含量超标进口管道质量现状层状缺陷W-G挤压成型P91/92钢管，管端存在层状缺陷，缺陷性质类似于断续分布平行于表面的分层折叠缺陷。产生原因：钢坯浇铸过程工艺不当或切冒头不足，钢坯内存在气孔类缺陷，或热挤压成型后剪边不足造成缺陷。管端层状缺陷进口管道质量现状焊缝缺陷某电厂进口韩国钢花公司的A672B70CL32冷段旁路出口管道23个管段纵焊缝发现危害类缺陷90余处，90%以上为裂纹类Ⅳ级缺陷。国产管道质量现状*我国“十一五”后期及“十二五”期间电力发展将趋于平稳，每年新增火电装机容量将在5000万KW左右，且以大容量，超超临界机组为主，需高压锅炉管50万吨左右，大口径厚壁合金钢管是缺口较大的品种，年需进口在6～10万吨。高附加值的大口径厚壁无缝钢管P91/P92长期依赖进口，由于价格高，交货期长成为超超临界机组生产的最大瓶颈。国产管道质量现状*企业名称材料钢坯来源生产工艺北方重工A335P91/92、WB36自炼锻造镗孔垂直挤压武汉重工A335P91、WB36自炼冲孔拉伸攀成钢A335P91、WB36自炼周期式轧制扬州诚德A335P91/92、WB36外购穿孔斜轧衡阳华菱A335P91、WB36外购周期式轧制四川三洲A335P91、WB36外购周期式轧制国内供应商国产管道质量现状*生产厂家CSNPSiCrMnNiMoVAlNbASMESA-3350.08～0.12≤0.010.03～0.07≤0.020.20～0.508.0～9.500.30～0.60≤0.400.85～1.050.18～0.25≤0.040.06～0.10北方重工0.0890.0010.0530.010.338.600.400.220.840.190.0180.089武汉重工0.0820.0010.0650.010.348.550.340.190.890.200.0190.099攀成钢0.120.0010.0420.0150.308.670.400.120.940.180.0180.088四川三洲0.100.0060.0390.0170.278.180.340.0550.870.220.0180.09P91钢管化学成分比较各厂家在化学成分控制上，基本都能满足ASME规范要求。在S、P元素的控制上，北方重工和武汉重工较好。国产管道质量现状*WB36（15NiCuMoNb5)化学成分比较生产厂家CSNPSiCrMnNiMoCuAlNbEN10216-2≤0.17≤0.02-≤0.0250.25～0.50≤0.300.8～1.21.0～1.30.25～0.50.5～0.8≤0.050.015～0.045曼内斯曼0.150.00070.00730.010.320.231.021.180.290.670.0170.023武汉重工0.140.00070.0050.010.300.251.071.180.270.490.0170.023攀成钢0.150.00060.0070.0120.420.0531.011.240.320.620.010.024四川三洲0.170.00180.0090.010.360.261.021.240.390.590.050.031基本满足EN10216-2要求。攀成钢将Cr含量控制得较低（﹤0.1%），其余几家企业Cr含量一般控制在0.2～0.3%。国产管道质量现状*P91生产厂家规格mmReL/RP0.2Rm(MPa)A(%)KV2(J)北方重工ID305×5650365725.5222.4武汉重工ID660×2852267024.3163.8攀成钢ID216×2353570524.2196.5四川三洲Φ508×7851566522.5155.3ASMESA-335≥415≥585≥13-WB36武汉重工Φ508×5052063524.0207.6攀成钢Φ273×2249063027.5192四川三洲Φ559×7047061528.076.9DINEN10216-2≥440610~780≥17≥27国产P91钢管基本都能满足ASME规范要求，国产WB36钢管的室温拉伸性能和冲击功均能满足相关标准要求,但抗拉强度普遍靠近下限。力学性能比较国产管道质量现状*供货商规格mm600℃,105h持久强度外推值（MPa）北方重工ID508×7885.3武汉重工ID575×8484攀成钢ID457×4594扬州诚德ID508×7588.2四川三洲ID508×7887.7GB5310-2008推荐值≥93国产P91钢管持久强度普遍偏低。国产P91钢管持久强度比较国产管道质量现状*进口P91某国产P91进口WB36某国产WB36金相组织问题主要表现在：马氏体板条特征不明显、晶粒过细、WB36铁素体含量偏多等。金相组织比较国产钢管典型质量问题*某厂生产的主蒸汽管道P91管材管端存在纵向密集裂纹。分析原因应为钢锭浇注过程中浇注温度控制不当或保护不足，造成二次氧化物无法上浮。钢锭切头去尾不净。非金属夹杂或金属氧化物夹杂在锻制过程中的拉伸造成。国产钢管典型质量问题*某厂生产的再热热段管道（材质P91；规格：ID699×26mm）坡口处有两处缺陷。经超声波检测发现缺陷1为气孔,缺陷2为表层夹杂，距坡口处约30mm。原因是厂内钢管超声波自动检验存在盲区，超声波探头组距管端有30-50mm盲区，造成漏检。国产钢管典型质量问题*某厂生产的P91管道局部硬度偏低，HB130-173。对硬度最低点（HB130）做金相检验，发现金相组织异常，基体中出现大量铁素体斑块，并伴有碳化物析出。原因是热处理工艺执行不当。管件国产化现状*目前P91/92、WB36热压/推管件均已实现国产化。各管件企业主要采用进口管件原材、国内加工的生产方式，P92管件的应用业绩也逐渐增多，其中华能南通电厂（2×1000MW）大量使用国产P92热压弯头。管件企业管件材料生产工艺P92管件业绩国电富通A335P91/92WB36热压/推华能南通电厂（主汽、热段弯头）天津金鼎A335P91/92WB36热压/推华能石洞口电厂（热段弯头）吉林昊宇A335P91WB36热压/推--阜新电力修造厂A335P91WB36热压/推--管件国产化现状*锻制管件目前国内已具备生产能力，但各电厂仍主要依赖进口。2011年，华能左权电厂率先在国内使用国产A182F91锻制三通，标志着锻制管件的真正国产化。国产A182F91锻三通由沈阳东管设计、北方重工提供钢锭、通裕重工进行锻造和热处理。西安热工院电建部全程参与了国产锻三通制造过程的监检，并提出了锻三通缺陷的机加消除方案。管件典型质量问题管件常见质量问题包括：管件原材来源表面质量几何尺寸及形位偏差壁厚硬度、金相违规补焊管件典型质量问题管件原材来源

由于国产管件一般采用进口原材在国内进行加工，所以管件原材的来源追溯成为工作重点。个别制造厂未经监造见证突击下料，使用国产管材替代进口管材，管件制成后外观特征消失，无从追溯原材来源。管件典型质量问题*管件质量问题：表面质量、几何尺寸及形位偏差、壁厚、硬度、金相。弯头内弧侧内壁表面凹坑弯头外弧面机械损伤δ-铁素体含量超标管件椭圆度超标支管与主管形位不对称表面电弧灼伤管件典型质量问题*管件质量问题：违规补焊。依据华能企标«国产管件采购技术规程»要求：“对于管件的非焊缝区域的缺陷，修补面积不得超过表面积的10%，修补壁厚不得超过成品壁厚的1/3，且不得超过10mm。”弯头违规补焊监检对策*针对四大管道制造阶段的质量问题，如何保证四大管道的出厂质量？选择质量过硬、口碑较好的四大管道供应商有针对性地制订采购技术协议一支具备优良资质和丰富经验的监造队伍西安热工院电建部具备火电监理甲级资质。西安热工院电建部完成了国产首台1000MW超超临界燃煤机组、国产首台600MW超超临界燃煤机组、国产首台350MW超临界燃煤机组的设备监造与检验。共计完成110余台机组，其中1000MW级燃煤机组24台、燃气机组9台、循环流化床机组6台。国产管道监造业绩*电厂国产部件电厂国产部件华能平凉主汽、再热、给水管道华能东方主汽、再热、给水管道华能营口主汽、再热、给水管道华能临沂主汽、再热、给水管道华能济宁主汽、再热、给水管道华能滇东主汽、再热、给水管道华能白杨河主汽、再热、给水管道华能南通主汽（P92）、再热、给水管道、华能黄台主汽、再热、给水管道华能伊春主汽、再热、给水管道华能左权主汽、再热、给水管道、F91锻三通华能北京热电主汽、再热、给水管道西安热工院电建部承担了管道国产化的前期调研和设备监造工作，共承担了12个项目的国产化管道监造工作。监检对策*制订专门的管道监检大纲和作业指导书

依据监造技术协议，针对每个项目制订专门的监检大纲和监造作业指导书，实现监造工作的规范化和程序化。对国产钢管，从审核订货技术协议开始，直到最终成品包装进行全程跟踪监检，在比较重要的节点，例如成型、热处理、检验等工序，均设置了现场见证点，不单单局限于收集文件资料，真正深入现场对钢管生产过程进行监督。设置一定比例的质量抽检（I点）针对监检过程中发现的常见质量问题，在常规监造见证的基础上，增加质量抽检点（I点）。包括内外表面宏观质量、管径、椭圆度、壁厚测量、硬度、金相及取样理化检验等。针对进口钢管和国产钢管端部易出现缺陷的问题，增加管端两侧各500mm范围内超声波探伤。