四大管道质量现状及监检对策 * 肖国华 西安热工研究院有限公司 电站建设技术部 简介 * u 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5666202530A335 P91/P92 再热蒸汽热段56662078A335 P91/P92 再热蒸汽冷段35047078A672B70CL32 A691 1-1/4CrCL22 A691 2-1/4CrCL22 高压给水管道1803503538WB36 超（超）临界机组四大管道常用材料 简介 * u 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%。 u 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 * u 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。 u 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。 u 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 * u 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 IBF Metalcam 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： l 原材来源 l 表面质量 l 几何尺寸、壁厚 l 硬度、金相 l 层状缺陷 l 焊管焊缝缺陷 进口管道质量现状 原材来源 l 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 l 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 l 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 l 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 l 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：ID91434mm）白色区域壁厚不足 进口管道质量现状 硬度 l 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。 l 硬度控制： P91/92 (180-250HB) ，WB36（180-252HB） l 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 OD55960mm,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325 HB。井冈山 电厂共采购29支，16支钢管硬度偏高至330 HB。 进口管道质量现状 金相组织 l 主要表现在P91/92材料中-铁素体含量超标，WB36材料中铁素体含量 偏多等。 -铁素体含量超标 进口管道质量现状 层状缺陷 l 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。 l 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 l 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%以上为裂纹类级缺陷。 国产管道质量现状 * u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610万吨。 u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A335 P91/92、WB36自炼锻造镗孔 垂直挤压 武汉重工A335 P91、WB36自炼冲孔拉伸 攀成钢A335 P91、WB36自炼周期式轧制 扬州诚德A335 P91/92、WB36外购穿孔斜轧 衡阳华菱A335 P91、WB36外购周期式轧制 四川三洲A335 P91、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CSNPSiCrMnNiMoVAlNb ASME SA- 335 0.08 0.12 0.0 1 0.03 0.07 0.0 2 0.20 0.50 8.0 9.50 0.3 0 0.6 0 0.4 0 0.85 1.05 0.18 0.25 0.0 4 0.06 0.10 北方重工0.089 0.00 1 0.05 3 0.010.338.60 0.4 0 0.220.840.19 0.01 8 0.089 武汉重工0.082 0.00 1 0.06 5 0.010.348.55 0.3 4 0.190.890.20 0.01 9 0.099 攀成钢0.12 0.00 1 0.04 2 0.01 5 0.308.67 0.4 0 0.120.940.18 0.01 8 0.088 四川三洲0.10 0.00 6 0.03 9 0.01 7 0.278.18 0.3 4 0.05 5 0.870.22 0.01 8 0.09 l P91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 * l WB36（15NiCuMoNb5)化学成分比较 生产厂家CSNPSiCrMnNiMoCuAlNb EN10216-2 0.1 7 0.0 2 - 0.0 25 0.25 0.50 0.3 0 0.8 1.2 1.0 1.3 0.25 0.5 0.5 0.8 0.0 5 0.015 0.045 曼内斯曼0.15 0.00 07 0.0 073 0.01 0.320.23 1.0 2 1.180.290.67 0.01 7 0.023 武汉重工0.14 0.00 07 0.0 05 0.01 0.300.25 1.0 7 1.180.270.49 0.01 7 0.023 攀成钢0.15 0.00 06 0.0 07 0.01 2 0.42 0.05 3 1.0 1 1.240.320.620.010.024 四川三洲0.17 0.00 18 0.0 09 0.01 0.360.26 1.0 2 1.240.390.590.050.031 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0.20.3%。 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ID3055650365725.5222.4 武汉重工ID6602852267024.3163.8 攀成钢ID2162353570524.2196.5 四川三洲5087851566522.5155.3 ASME SA-33541558513- WB36 武汉重工5085052063524.0207.6 攀成钢2732249063027.5192 四川三洲5597047061528.076.9 DIN EN10216-24406107801727 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。 l 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ID5087885.3 武汉重工ID5758484 攀成钢ID4574594 扬州诚德ID5087588.2 四川三洲ID5087887.7 GB5310-2008推荐值93 国产P91钢管持久强度普遍偏低 。 l 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。 l 金相组织比较 国产钢管典型质量问题 * l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 * l某厂生产的再热热段管道（材质P91；规格：ID69926mm）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30 mm。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 * l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 * l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（21000MW）大量使用国产产P92热压热压 弯头头。 管件企业管件材料生产工艺P92管件业绩 国电富通A335 P91/92 WB36 热压/推华能南通电厂 （主汽、热段弯头 ） 天津金鼎A335 P91/92 WB36 热压/推华能石洞口电厂（ 热段弯头） 吉林昊宇A335 P91 WB36 热压/推- 阜新电力修 造厂 A335 P91 WB36 热压/推- 管件国产化现状 * l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。 l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。 l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： l 管件原材来源 l 表面质量 l 几何尺寸及形位偏差 l 壁厚 l 硬度、金相 l 违规补焊 管件典型质量问题 l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 * l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-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