《660MW机组主蒸汽疏水管道母材硬度异常分析》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

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660MW机组主蒸汽疏水管道母材硬度异常分析

范文

李海涛

【摘要】：本文分析了P92/T92钢母材质组织和性能异常的原因，并制定了相应的防范措施。P92/T92钢目前已经广泛使用超超临界火力发电机组的锅炉高温管道及汽轮机关键部件等高参数电站系统，该钢可以在580℃～625℃之间使用，在实际生产中充分体现出良好的抗蠕变性能和抗高温氧化性能，但是安装期间的热处理工艺不当会导致组织的异常和性能的下降，对其安全稳定长期运行埋下安全隐患。

【关键词】：P92；T92；热处理；硬度；金相组织；

1 前言

目前火电建设主要发展高效率、低污染的超超临界（USC）机组，随着发电机组规模的增大，电站所用钢材等级提高、钢种增加，合金元素的种类和含量不断增加，为了充分发挥出这些钢种良好的抗蠕变性能和抗高温氧化性能，对这些高合金耐热刚安装时的焊接热处理提出了更高的要求。P92/T92钢为马氏体热强钢，其热处理工艺要求非常严格，不正常的热处理工艺会导致其组织和性能的下降。

许昌龙岗发电有限责任公司#4机组为660MW超超临界燃煤机组，于2010年12月份投入商业运营，2010年11月机组检修期间对机侧主蒸汽疏水管道硬度检查时，发现主蒸汽B侧疏水气动门与手动门之间管段，材质为P92，规格为Ф76mm×16mm，母材硬度异常，相邻区域硬度差异较大，管子略有弯曲且表面略显乌黑。

2 理化分析

将主蒸汽B侧疏水气动门与手动门之间管段（两侧阀门对接焊口为界）约360mm割下，共取11个硬度测试点，测得数据硬度分布为165HB、133HB、189HB、215HB、325HB（做金相后所测硬度为359HB）、202HB、165HB、167HB、136HB、183HB、200HB。

使用X-Met3000TX手持式光谱仪对问题主蒸汽疏水管的材质进行了检测。结果见表2-1：

对硬度最高处为325HB及硬度最低处136HB两个位置进行金相微观检查。硬度为136HB处金相组织异常，硬度为325HB处金相组织异常，金相组织为马氏体（见图2-2）。

3 原因分析

P92/T92钢经正火+回火热处理后，供货态正常组织为典型的板条状马氏体结构，板条状马氏体内部同时伴随着有高密度的位错，此外，板条状马氏体又是在正火后的原始奥氏体晶界行成，使得其结构独特。（见图3-1）

按照DL/T 438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》P92材料母材硬度应控制在180HB～250HB，所检验的段多个区域硬度均超出标准要求。

所检验管段的硬度异常处金相组织都异常。从管子的表面状态、管子弯曲现象及金相组织的变化表明，安装时此管段两侧阀门水平错位，为便于施焊，对管子进行了火焰加热，以致造成管子局部区域加热温度超过或接近管材的Ac1的相变点（P92相变点为840℃）。当管子局部区域加热温度超过材料的相变点时，此区域材料组织会发生相变。因加热超温的时间较短，超温区域的组织未完全奥氏体化，冷却时产生了不完全淬火，形成了淬火马氏体，致使超温区域硬度高、金相组织不合格。当管子局部区域加热温度接近材料的相变点时，此区域材料组织会发生再结晶现象，组织发生变化，原回火索氏体形貌消失，致使该区域硬度低、金相组织不合格。

因此导致疏水管硬度异常的原因是：管子安装前异常受热且受热不均，超過或接近材料的相变点，从而引起材料组织出现相变和再结晶现象，组织的变化使得材料的硬度也出现异常，从而材料的性能劣化，寿命缩短。

4 防范措施

4.1 P92/T92管子在安装过程中，严禁采用火焰加热，必须采用火焰加热时，其加热温度不能超过P91/P92钢的回火温度。对两侧对接焊口存在水平偏差且跨度较小的的安装区域，尽可能减小和消除偏差和延长对接跨度后进行施焊。

4.2 对已经投产的机组，重点关注P92/T92材质的类似安装区域，观察外观（表面状况、弯曲）及硬度检验，以硬度检验结果判断是否异常。

4.3 对已检查出外观及硬度异常的P92材质的疏水管，若硬度普遍偏高且每组硬度值均匀，应进行金相组织分析，若组织无异常可以考虑按DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》和DL/T819《火力发电厂焊接热处理技术规程》中的相关规定重新进行热处理，建议进行正火+回火处理，若硬度偏低或或每组硬度值偏差较大，应进行更换处理。

5 结语

经过分析，我们认为不正常的加热工艺导致了P92/T92管子母材的组织和性能的异常，如不及时处理并采取防范措施，将会给机组的安全运行带来很大隐患，特别是疏、放水管本身存在两相流的冲刷，在管材本身性能下降的前提下更易发生爆破事故。

【参考文献】

[1] 李益民，范长信，杨百勋，等.DL/T438-2009火力发电厂金属技术监督规程[M]，北京：中国电力出版社，2009，28

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