主蒸汽管道堵板閥焊口超聲檢測及裂紋處理
某火電廠(chǎng)300MW機組主蒸汽管道堵板閥閥體與過(guò)渡短管為異種鋼對接焊縫,在安裝過(guò)程中進(jìn)行超聲波檢測時(shí),發(fā)現2個(gè)異種鋼焊縫均存在多處超標缺陷;運行1.2萬(wàn)h后進(jìn)行超聲波檢測復查時(shí),發(fā)現2個(gè)焊縫缺陷均已擴展,且方向性很強,具有裂紋缺陷特征,經(jīng)驗證存在7條裂紋和數處夾渣、氣孔等。采用多層多道的焊接方式進(jìn)行了焊補處理,焊后立即進(jìn)行熱處理,并經(jīng)檢驗確認焊縫缺陷均已處理干凈。
火電機組的主蒸汽管道是火電廠(chǎng)的重要管道，一旦發(fā)生事故，易造成人身傷亡和設備重大損壞。某電廠(chǎng)300MW新機組在安裝過(guò)程中，超聲波檢測發(fā)現主蒸汽管道堵板閥閥體與2節過(guò)渡短管的廠(chǎng)家異種鋼焊縫存在超標缺陷，電廠(chǎng)經(jīng)研究決定監督運行。在機組的首次大修檢查中，對堵板閥進(jìn)行復查時(shí)發(fā)現2個(gè)焊縫缺陷均已擴展，且方向很強，具有裂紋缺陷特征，決定對其進(jìn)行處理，以消除隱患。
1、機組概況
4號機組額定容量300MW，鍋爐為DG1025/17.4-II14型亞臨界參數一次中間再熱單汽包自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐，與N300-16.7/537/537型汽輪機配套，2006年6月投產(chǎn)，至2008年4月首次大修累計運行1.2萬(wàn)h。
鍋爐主要運行參數：過(guò)熱蒸汽溫度540℃，過(guò)熱蒸汽壓力17.4MPa，再熱蒸汽進(jìn)/出口溫度324.8/541℃，再熱蒸汽進(jìn)/出口壓力3.93/3.73MPa，給水溫度278.4℃。主蒸汽管道為單管系，管道規格為ID368mm×41mm，材質(zhì)為A-335P91，堵板閥規格為ID368mm×85mm，閥體材質(zhì)為WC9。
2、超聲波檢測及結果
2.1、檢測位置
檢測位置見(jiàn)圖1，檢測范圍為閥體與2節過(guò)渡短管焊縫，定義爐后側焊縫為A焊縫，爐前側焊縫為B焊縫。
圖1 探傷位置示意圖
2.2、檢測基本參數
檢測標準：DL/T820-2002《管道焊接接頭超聲波檢驗技術(shù)規程》;儀器型號：HS610;試塊：RB-3/CSK-1B;探頭型號：2.5P13×13K1.5，2.5P8×12K2/K1;實(shí)測折射角：K1.48/K1.95/K1.03;檢測靈敏度：Ф3×40-16dB;耦合補償：3dB;檢驗級別：B級;檢測面：?jiǎn)蚊鎲蝹?耦合劑：化學(xué)纖維素。
2.3、檢測結果
2.3.1、安裝時(shí)檢測結果
A焊縫共發(fā)現2處超標缺陷，缺陷最大當量Ф3×40+0dB，指示長(cháng)度為10mm;B焊縫共發(fā)現4處超標缺陷，缺陷均為當量Ф3×40-4dB，指示長(cháng)度為5mm，2條焊縫的缺陷當量均超標，但超標幅度不大，指示長(cháng)度不超標。
2.3.2、復查時(shí)檢測結果
A，B焊縫實(shí)測厚度約為85mm，超聲波檢測發(fā)現2條焊縫均存在超標缺陷，其中A焊縫共發(fā)現7處斷續缺陷，缺陷最大當量Ф3×40+15dB，且缺陷的方向性很強，斷續存在缺陷的長(cháng)度達到780mm;B焊縫共發(fā)現4處缺陷，缺陷最大當量Ф3×40+11dB，且缺陷的方向性也很強，2條焊縫均不合格。
A，B焊縫缺陷縱向位置均為距堵板閥臺階約70mm的位置，缺陷的環(huán)向位置(以管道焊縫頂部中點(diǎn)為起點(diǎn))、埋藏深度及大小見(jiàn)表1，2。
表1 A焊縫缺陷情況
表2 B焊縫缺陷情況
3、缺陷驗證、處理及復查
3.1、缺陷清除、驗證
根據超聲波檢測結果對焊縫中的超標缺陷進(jìn)行定位。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為缺陷清除采用角向砂輪機切削和磨削的方式進(jìn)行，在清除缺陷的過(guò)程中反復用著(zhù)色檢測進(jìn)行驗證，以確保缺陷徹底清除。
在缺陷清除過(guò)程中，共發(fā)現7條裂紋、1處條形夾渣、3處夾渣，其中2條裂紋長(cháng)達12mm，其他裂紋均長(cháng)約10mm(見(jiàn)圖2、圖3)。缺陷位置徑向深度，縱向、環(huán)向距離都與超聲波檢測結果相符;缺陷的性質(zhì)及大小也與超聲波檢測結果相吻合。
圖2 焊縫5號缺陷形貌圖
圖3 A焊縫7號缺陷形貌圖
3.2、坡口加工
當確認缺陷徹底清除后，采用角向砂輪機對挖除位置進(jìn)行坡口加工，直至其形狀滿(mǎn)足補焊要求。
3.3、焊接
補焊區全部采用規格為53.2mm的R407焊條、多層多道的焊接方式進(jìn)行焊接，焊接過(guò)程中未發(fā)現任何異常情況，共計消耗焊條1100根。
3.4、焊前預熱及焊后熱處理
根據工藝要求，每條焊縫布置2個(gè)測溫點(diǎn)。焊前預熱溫度控制在300℃;焊接過(guò)程中進(jìn)行層間溫度監控;焊后立即進(jìn)行熱處理，升降溫速度為1.22℃/min，恒溫溫度740℃、時(shí)間4h，降至300℃后空冷。焊接熱處理曲線(xiàn)見(jiàn)圖4。
圖4 焊接熱處理曲線(xiàn)圖
3.5、質(zhì)量復查
外觀(guān)檢驗：補焊表面無(wú)氣孔、咬邊、裂紋等缺陷，外觀(guān)檢驗合格。
硬度檢驗：表面機械磨平光滑，儀器型號為HLN-11A，檢驗標準為GB/T17394)1998《金屬里氏硬度試驗方法》，檢驗合格。
超聲波檢測：檢驗參數同2.2，補焊區未見(jiàn)超標缺陷，檢驗合格。
4、結束語(yǔ)
通過(guò)此次對主蒸汽管道堵板閥廠(chǎng)家焊縫缺陷復查及處理，可以看出加強火電廠(chǎng)四大管道等重要部件的監控、及時(shí)消除重大隱患對保證機組安全運行的重要性。
四大管道作為重要的爐外管道，安裝時(shí)一定要嚴格把好質(zhì)量關(guān)，及時(shí)消除安全隱患;對于運行中的四大管道要加強監督和檢查力度，防患于未然，確保機組和電網(wǎng)的安全運行;對進(jìn)入超期服役機組、有暫時(shí)難以處理的超標缺陷的四大管道，為保證機組的安全穩定運行，要開(kāi)展部件的壽命評估工作，以保證設備運行的經(jīng)濟性和安全性。
