鄧博華

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電廠P91、P92管材分層缺欠的超聲檢測標(biāo)準(zhǔn)分析

鄧博華

（廣東電研鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心有限公司，廣東 廣州 510700）

超臨界機(jī)組可以提高燃煤電廠的經(jīng)濟(jì)效益，提升競爭力。P91和P92是超臨界機(jī)組管線的重要管材，由于超臨界機(jī)組的運(yùn)行溫度和壓力較高，因此，對管材的要求也較高。目前，P91和P92基本依靠國外進(jìn)口，使用過程中出現(xiàn)了管材分層缺欠的情況，對機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生了較大的威脅。結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，對管材超聲檢測的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹和分析，以便為相應(yīng)的實(shí)踐操作提供參考。

超臨界機(jī)組；分層缺欠；超聲檢測；標(biāo)準(zhǔn)

目前，我國的電力資源主要來自于燃煤電廠，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和電廠間的競爭越來越激烈，電廠紛紛引進(jìn)超臨界和超超臨界機(jī)組來提升電廠的經(jīng)濟(jì)性。在超臨界和超超臨界機(jī)組運(yùn)行中，四大管道中的主蒸汽管線和再熱蒸汽管線普遍采用的管材類型分別是A335P91和A335P92，這兩種管材主要從美國和德國進(jìn)口[1]。由于這兩種管材具有的加工工藝特性，容易在管材的B端出現(xiàn)分層缺欠，如果在成型時(shí)不能保證B端的切除長度，供貨態(tài)下則極易在B端產(chǎn)生分層缺欠。目前，我國四大管線的制造廠家（鄭州、天津、常州）均發(fā)現(xiàn)過分層缺欠的情況[2]。由于超臨界機(jī)組的運(yùn)行溫度和壓力較高，對管線的要求也較高，因此，管線存在缺欠的情況是不能保證機(jī)組安全運(yùn)行的。

1 國外管材分層缺欠超聲檢測適用標(biāo)準(zhǔn)

管材P91和P92的國外生產(chǎn)廠家（美國威曼高登和德國曼內(nèi)斯曼）用BS EN10246-14：2000標(biāo)準(zhǔn)對管材進(jìn)行評定。該標(biāo)準(zhǔn)適用于管材公稱直徑大于30 mm的鋼管檢測，對于管材的壁厚下限未進(jìn)行明確要求。探頭的標(biāo)稱頻率選擇應(yīng)大于等于2 MHz，探頭的晶片尺寸選取應(yīng)該根據(jù)管材外徑進(jìn)行，保證在進(jìn)行管材外圓探傷時(shí)，探頭與管道的外壁保持良好接觸。專用探傷試塊φ6平底孔滿幅波高或管材端口大平底－6 dB滿幅作為探傷靈敏度。表1為驗(yàn)收等級和待檢出的分層缺欠尺寸，表2為驗(yàn)收極限的相關(guān)數(shù)據(jù)。

超臨界和超超臨界機(jī)組使用的管線管材P91和P92的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該遵守U0級。在進(jìn)行探傷檢驗(yàn)時(shí)，如果反射當(dāng)量達(dá)到或超過－6 dB時(shí)，應(yīng)該對分層缺欠用6 dB方法進(jìn)行軸向和周向的測量，并計(jì)算缺欠的面積。如果缺欠類型為單個(gè)分層缺欠，一般情況下，缺欠面積小于165 mm2時(shí)，認(rèn)為產(chǎn)品合格；否則，作為不合格產(chǎn)品進(jìn)行處理。U0級對于片狀的顯示累積無要求，即當(dāng)相鄰可疑區(qū)域的間距小于兩個(gè)分層缺欠短軸的較小者時(shí)，則相鄰可疑區(qū)域應(yīng)視為一個(gè)分層缺欠處理。

表1 驗(yàn)收等級和待檢出的分層缺欠尺寸

驗(yàn)收等級最小允許單個(gè)分層缺欠尺寸Bmin（1）/mm2周向尺寸C/mm U0165≥12 U1165 + pD/4（2）6～12 U2165 + pD/2（2）9～15 U3165 + pD（2）12～20 Bmin為分層缺欠縱向尺寸與周向尺寸之積，該尺寸應(yīng)該修約至接近10 mm2的倍數(shù)；D為鋼管的外徑，mm

表2 驗(yàn)收極限

驗(yàn)收等級最大允許單個(gè)分層缺欠尺寸Bmax（1）/mm2最大累計(jì)分層面積（＞Bmin且＜Bmax）之和與鋼管外表面之比/（%） 鋼管上任意每米鋼管全長上平均每米 U0165N/A（3）N/A（3） U1165 + pD（2）10.5 U2165 + 2pD（2）21 U3165 + 4pD（2）42 按本表計(jì)算的Bmin和Bmax應(yīng)修約至接近10 mm2；D為鋼管的外徑，mm；N/A為不接受；注意，為了確定分層可疑區(qū)域的范圍，當(dāng)相鄰可疑區(qū)域的間距小于兩個(gè)分層短軸的較小者時(shí)，相鄰可疑區(qū)域應(yīng)視為一個(gè)分層缺欠

2 國內(nèi)管材分層缺欠超聲檢測及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

針對上述2種材質(zhì)的管材，P92目前還不能實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，對于A335P91管材，檢測和評定的標(biāo)準(zhǔn)為《承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層缺欠的超聲檢測》（GB/T 20490—2006）。該標(biāo)準(zhǔn)適用于管材公稱直徑大于30 mm的鋼管檢測，對于管材的壁厚下限未進(jìn)行明確要求。探頭的頻率選擇與BS NE10246-14：2000標(biāo)準(zhǔn)要求一致。專用探傷試塊φ6平底孔滿幅或管材端口大平底－10 dB滿幅作為檢測靈敏度。表3為驗(yàn)收等級和待檢出的分層缺欠尺寸，表4為驗(yàn)收極限的相關(guān)數(shù)據(jù)。

表3 驗(yàn)收等級和待檢出的分層缺欠尺寸

驗(yàn)收等級最小分層缺欠尺寸Bmina，b/mm2周向尺寸C/mm B116512 B2165 + pD/46～12 B3165 + pD/29～15 B4165 + pD12～20 Bmina，b為分層缺欠縱向尺寸和周向尺寸之積，該尺寸應(yīng)修約至接近10 mm2的倍數(shù)；D為鋼管的外徑，mm

目前，國產(chǎn)的管材P91用于超臨界和超超臨界機(jī)組時(shí)，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該遵守B1級。在進(jìn)行探傷檢測時(shí)，如果反射當(dāng)量達(dá)到或超過－10 dB時(shí)，應(yīng)該對分層缺欠用6 dB方法進(jìn)行軸向和周向的測量，并計(jì)算缺欠的面積。如果缺欠類型為單層缺欠，一般情況下，缺欠面積小于165 mm2時(shí)，認(rèn)定為合格；否則，作為不合格產(chǎn)品處理。B1級對于片狀的顯示累積無要求，即當(dāng)相鄰可疑區(qū)域的間距小于兩個(gè)分層缺欠短軸的較小者時(shí)，則相鄰可疑區(qū)域應(yīng)視為一個(gè)分層缺欠處理。

表4 驗(yàn)收極限

驗(yàn)收等級需考慮的最小單個(gè)分層尺寸Bmina，b，c/mm2最大允許單個(gè)分層尺寸Bmaxa，b，c/mm2鋼管分層面積（＞Bmin且＜Bmax）之和與鋼管外表面之比 / %驗(yàn)收等級 鋼管上任意每米鋼管全長上平均每米 B1—165—— B2165 + pD/4165 + pD10.5 B3165 + pD/2165 + 2pD21 B4165 + pD165 + 4pD42 D為鋼管的外徑，mm；按本表計(jì)算的Bmin和Bmax應(yīng)修約至接近10 mm2；為了確定分層可疑區(qū)域的范圍，當(dāng)相鄰可疑區(qū)域的間距小于兩個(gè)分層短軸的較小者時(shí)，相鄰可疑區(qū)域應(yīng)視為一個(gè)分層缺欠

3 A335P91和A335P92管材分析概述

A335P91和A335P92的生產(chǎn)工藝可以分為擠壓和精整。精整的具體過程為熱處理、矯正、鋸切、研磨和拋光，A335P91和A335P92出現(xiàn)缺欠的原因初步認(rèn)為與鋸切的長度有關(guān)。此外，與冶金的質(zhì)量和沖壓加工也有關(guān)系。

根據(jù)管材的分層缺欠產(chǎn)生的位置及特性，可以歸結(jié)為：缺欠一般發(fā)生在管材B端附近500 mm的范圍內(nèi)，缺欠的部位一般位于靠近內(nèi)壁處，夾層的缺欠類型為面積型缺陷，并與內(nèi)外壁的圓周平行。

A335P91和A335P92管材在出廠之前都經(jīng)過鋸切工藝，且經(jīng)過超聲檢測，一般情況下不會出現(xiàn)缺欠的情況，但如果切頭的長度不足，加之超聲檢測時(shí)漏檢，就極可能產(chǎn)生管材缺欠。

目前，我國的三大配管廠均發(fā)現(xiàn)有管材分層缺欠的情況，缺欠超標(biāo)的管材用于超臨界機(jī)組蒸汽管線時(shí)會對機(jī)組的安全操作性產(chǎn)生較大的影響，因此，配管前需要對管材進(jìn)行細(xì)致的超聲波檢測。

國外生產(chǎn)的A335P91和A335P92管材檢測標(biāo)準(zhǔn)是BS EN-10246-14：2000，對國外生產(chǎn)的P91和P92管材的缺欠檢測及驗(yàn)收時(shí)，需要遵循該標(biāo)準(zhǔn)；否則，可能會造成國外廠家不認(rèn)同相關(guān)的檢測結(jié)果。

對我國生產(chǎn)的A335P91管材進(jìn)行分層缺欠的超聲檢測和驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)采用《承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層缺欠的超聲檢測》（GB/T 20490—2006）。值得指出的是，GB/T 20490—2006中規(guī)定：探傷時(shí)發(fā)現(xiàn)缺欠的反射當(dāng)量達(dá)到管材端口大平底－10 dB（歐盟標(biāo)準(zhǔn)BS EN-10246-14：2000中為－6 dB）滿幅時(shí)，應(yīng)對該分層缺欠用6 dB法分別沿軸向、周向進(jìn)行測長，并計(jì)算出分層缺欠的面積。由此可見國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)于歐盟標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)束語

超臨界機(jī)組的運(yùn)行條件要求較高，因此，對機(jī)組管線的管材要求也較高。A335P91 和A335P92 是目前超臨界機(jī)組常用的管材材質(zhì)類型，基本依靠從美國和德國進(jìn)口。P91 和P92 管材由于加工工藝具有的特殊性，容易在管材B 端附近500 mm 范圍內(nèi)產(chǎn)生分層缺欠，為機(jī)組的運(yùn)行埋下安全隱患。本文通過對國內(nèi)外該類型管材超聲波檢測標(biāo)準(zhǔn)的對比分析解讀，可以更好地為相關(guān)的使用單位和技術(shù)人員提供檢驗(yàn)依據(jù)，保證管材使用的合理性和科學(xué)性，保證發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

［1］陳君平，楊文峰，韓騰，等.P91/P92鋼管道對接焊縫微裂紋的超聲波檢測［J］.無損檢測，2016，38（08）：44-46.

［2］侯召堂，蔡暉，邵天佑，等.超超臨界機(jī)組P92鋼主蒸汽管道母材缺陷檢測［J］.熱力發(fā)電，2008，37（08）：79-81.

［3］寶山鋼鐵股份公司，冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院.GB/T 20490—2006 承壓無縫和焊接（埋弧焊除外）鋼管分層缺欠的超聲檢測［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0111－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.111