电厂压力管道检验

电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： D、材质劣化检查 对于珠光体球化、石墨化等材质变化及 蠕变均可采用金相结合硬度检查的方式开 展检查，考虑到焊缝及热影响区等部位发 生劣化的可能性大于管件本身的特点，在 检查时我们更应该关注高温测的焊缝及热 影响区。
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： D、材质劣化检查 此处需要特别指出的是DL/T647《火电厂 用20号钢珠光体球化评级标准》、DL/T786 《碳钢石墨化检验及评级标准》、DL/T773 《火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准》要 求20#钢珠光体球化评级需要在250倍或更 高、石墨化评级需要在500倍、12Cr1MoV钢 球化评级需要在200倍或更高的放大倍率下 进行评定。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效C
一般认为，材料的使用温度不高于它的熔化温度的 25%~35%，则可不考虑蠕变影响。 按照右图可以看到， 一般情况温度大于 1500℃×25%＝375℃ 应考虑蠕变失效。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效C
蠕变失效断裂显微组织1
• • • 材料：Cr25Ni20 工艺情况：固溶处理 组织说明：790℃温度及3.8kPa工作压力下 长期使用的高铬镍不锈钢管，在晶界 处出现空穴。此为蠕变后阶段显微组 织特征。通常情况下，蠕变形成的空 穴有两种形态：一种是空穴呈圆形或 椭圆形，这是在高温、低应力条件下 产生的蠕变特征，进一步发展形成沿 晶韧性断口；另一种是在高应力、较 低温度作用下产生，其特征是首先在 三角晶界处形成楔形空穴，空穴长大 扩展后形成脆性沿晶断口。图中所示为圆形和椭圆形空穴为主的蠕变失效。
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： C、埋藏及表面缺陷无损检测 Ⅱ、但前面已经讲到了回火脆性的情况， 在检查时，我们应该注意到，对于温度较 高，同时管件使用的材质又是12Cr1MoV等 有回火脆性倾向的，在检验时必须对管道 运行时高温侧进行一定比例的无损检测， 此处应注意内外表面的检查，外表可以采 用MT等方法，内表则可采用超声检测。此 外弯管的外弯测也是值得关注的地方。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效B 石墨化评级示意图
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效B 石墨化评级实际图片
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效B 石墨化程度分级表
级别 面积百分比 石墨链长 % μm 延伸率δ % 断面收缩率ψ % 冲击值Akv J 弯曲角 °
显微硬度（铁素体）
64 141
124
69 127
111
71 126
105
75 120
100
74 116
95
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效A 注：不同材质的球化程度分类有所不同，如 12Cr1MoV球化程度虽同样分为5级但五种程 度分别为：未球化（原始态）、轻度球化、 中度球化、完全球化和严重球化。 应查询和参照相关标准执行。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效D 对于有回火脆性倾向的钢材，必须严 格避免在较低温度下承受载荷，在装置开 停车过程中必须保证材料在不出现脆化的 温度时加载或卸载，并且使升降温（压） 速度尽量缓慢，否则有可能发生突发的脆 性破坏事故。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效 E、管道中介质对于管件的影响 Ⅰ、冲刷 由于电厂主蒸汽管道一般介质流速为 40～60m/s，所以在主蒸汽管道内壁收到了 介质非常严重的冲刷，可能引起管壁的减 薄，特别是易产生紊流的位置。其他管道 次之。
电厂管道检验——管道所属类别
一、电厂压力管道的所属类别 1、 TSG Z7001-2004《特种设备检验检测机构核 准规则》（包括2007年、2009年两次修改单） 并未提及对于GD类管道的检验资格。 2、 对于GD类管道来说，国家有关部委同样未 出台类似TSG D0001-2009《压力管道安全技术 监察规程—工业管道》或者是TSG D7004-2010 《压力管道定期检验规则-公用管道》的相关 规定 所以我个人认为从**石化的特性出发，电厂管道 的定期检验应按照“GC类 工业管道”的 有关规定实施，但同时还应参考《电站锅炉压 力容器检验规程》的有关条款执行。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效 D、电厂管道使用温度540℃、停车缓冷条件、 电厂管道中的高温管道一般采用10CrMo910 或者12Cr1MoV 回火脆性：大多数低合金钢在350℃~600℃ 温度范围长期使用时，材料会发生脆化， 这种脆化称之为回火脆化，材料发生回火 脆化则很容易出现裂纹。
1 轻度
2 明显 3 显著 4 严重
<3
≥3~7 >7~15 >15~30
<20
≥20~30 >30~60 >60
>24
10~30 6~20 <10
>50
15~50 6~20 <10
>60
30~70 20~40 <20
>90
50~100 20~70 <30
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效 C、蠕变定义 在高温环境下，只要温度达到一定的程 度，钢材受到的拉应力即使低于该温度下 的屈服强度，也会随时间的延长而发生缓 慢持续的变形（伸长），这就是钢材的蠕 变现象。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效A 珠光体球化后金相组织（完全球化、5级）
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力Байду номын сангаас道失效A
珠光体球化后常温性能变化（取20号钢进行比较）
球化级别 1级 未球化 （原始态） 2级 倾向性 球化 3级 轻度 球化 4级 中度 球化 5级 完全 球化
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： E、材质成份检查 材质成份的检查主要针对的是合金钢材 质管道，对于电厂的管道来说也就是那些 使用在高温工况下的管道，主要是为了确 定管件中Cr、Mo等元素的含量，以综合评 定管道材质的性能。（Cr可以降低珠光体球 化倾向、防止石墨化；Mo可抑制回火脆性， 但可能促进钢的石墨化）
电厂压力管道检验
电厂管道检验——管道所属类别
一、电厂压力管道的所属类别 TSG D3001-2009《压力管道安装许可规则》 附件A： TSG R1001-2008《压力容器压力管道设计许可规则》 附件B： A3/B3 GC类(工业管道)：工业管道是指企业、事 业单位所属的用于输送工艺介质的工艺管道、公用 工程管道及辅助管道，划分为GC1级、GC2级、GC3 级。 A4/B4 GD类(动力管道)：火力发电厂用于输送蒸 汽、水汽两相介质的管道，划分为GD1级、GD2级。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效E Ⅱ、水蒸汽高温氧化 高温氧化：金属在高温下和其周围环境 中的氧作用，生成金属氧化物的过程称为 金属的高温氧化，除氧气外，CO2、H2O、 SO2、H2S也引起高温氧化，其中水蒸气具有 特别强的作用。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效E Ⅱ、水蒸汽高温氧化 作为电厂管道来说，第一温度较高、第 二介质为高压水或者是水蒸汽。所以管道 面临的高温氧化环境较为恶劣。 此外由于管道内部又有介质的高速冲刷， 使初始高温氧化产生的氧化膜被介质冲刷 露出金属本体，所以管道内壁的高温氧化 较之外壁更为严重。
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： F、蠕变检查 由于前面已经提到，蠕变失效时会有较 大塑性变形，此外蠕变发展到一定程度还 会在金相组织上出现蠕变孔洞的情况，此 时管道将不能满足安全使用的要求。 出于监控的需要，一般电厂压力管道中 温度最高的主蒸汽管道会在使用中的高温 侧选择一处方便作业的位置设置蠕胀测点。
抗拉强度σb MPa 抗拉强度降低情况
屈服强度σ0.2 MPa 屈服强度降低情况 伸长率δ5 %
455 100%
325 100% 35
423 93.0%
266 81.8% 40
416 91.4%
262 80.6% 43
382 84.0%
247 76% 43
363 79.8%
246 75.7% 42
断面收缩率ψ % HB
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： C、埋藏及表面缺陷无损检测 Ⅰ、按照DL/T 869-2004《火力发电厂焊 接技术规程》对于焊接接头无损检测比例 要求，电厂主蒸汽管道安装期间就是执行 的100%的检查比例，所以在用检查时对于 制造质量的检查重点应放在其他管道上。
前面已经介绍了电厂管道的特性，由于受到管道 工况温度较高的影响，在实施管道宏观检查时我们要 更加注重对于管道及其支吊架等附属设施的整体变形 量的检查，以及相关各个部件各自变形的观察，以确 定管道是否出现了过度变形及有关支吊架有无应力松 弛情况的发生。（注：由于电厂高温管道均采用焊接 形式故应力松弛仅会发生在支吊架处）
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： B、壁厚减薄情况检查 由于管道受冲刷及高温氧化等的影响， 对于管道可能壁厚减薄的部位应进行重点 检查，如弯管的外弯处、管件焊缝边缘处、 阀门出口位置等，由于受到测厚仪检测速 度的限制，上述位置的壁厚减薄检查应结 合超声检测，采用直探头扫查的方式进行 检查。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效 B、石墨化定义
（DL/T786《碳钢石墨化检验及评级标准》）
石墨化是指钢中渗碳体分解成为游离态 的碳，并逐渐以石墨形式析出的现象。
在高温（T≥350℃）下长期服役 的碳钢部件均有可能 产生石墨，温度越高，石墨化速度就越快。 焊接接头的熔合线和热影响区部位、弯管及变截面管 的内壁、外壁附近，及温度较高、应力较大部位，石墨化 程度较严重，是检验的重点部位。
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 1、检验重点项目： 管道本体及支撑件宏观检查、壁厚减薄情 况检查、埋藏及表面缺陷无损检测、材质 劣化检查、材质成份检查、蠕变检查、弯 管不圆度检查
电厂管道检验——检验实施 三、电厂压力检验实施 2、各检查项目注意事项： A、管道本体及支撑件宏观检查
电厂管道检验——管道特性 二、电厂压力管道特性 1、高温：就目前热电事业部压力管道的工作 温度来看，主蒸汽管道一般为540 ℃ 2、开停车温差较大 3、管道经水汽两相介质的冲刷较为普遍
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效 1、高温：材质劣化 材质劣化分类：珠光体的球化、石墨化、 蠕变、回火脆化 2、开停车温差较大 常温下材料力学性能较差 管道及其支撑件变形较为严重 3、冲刷较为普遍 造成压力管道管件冲刷减薄及氧化腐蚀
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效 A、珠光体球化定义
（DL/T674《火电厂用20号钢珠光体球化评级标准》） （DL/T773《火电厂用12Cr1MoV钢球化评级标准》）
钢在高温长期使用过程中，组织中的珠 光体将发生球化现象，即珠光体中的渗碳 体的形态逐渐转变才成为粒状碳化物。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效A 片状珠光体金相组织（原始态、1级） 珠光体：铁素体和渗碳体的混合物，由 铁素体、渗碳体相间排列的片层状组织。
从上述两张蠕变失效断裂显微组织图中我们可以看 到，蠕变断裂是一种沿晶断裂，但蠕变破坏是还有很多特 征，如破坏时具有明显的塑性变形，变形量的大小视材料 的塑性而定，蠕变断裂其宏观断口通常呈粗糙的颗粒状， 无明显减薄，无金属光泽，并伴有许多小蠕变裂纹。 另外还有一个问题值得注意，虽宏观上未造成裂纹等 缺陷，但由于失去原有功效使工件失效，那就是蠕变失效 中的应力松弛。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效C
蠕变失效断裂显微组织2
• • • 材料：Cr25Ni20 工艺情况：固溶处理 组织说明：晶界上形成蠕变穴，其中一条 界上的圆形及椭圆形的空穴已连成裂 纹，裂纹两侧有氧化物。同样，断裂 后的断口上往往可见有较厚的氧化物 覆盖。
电厂管道检验——管道失效形式 二、电厂压力管道失效C