國產T/P91鋼材的應用與管理

鄭立剛

（河北國華滄東發電有限責任公司，河北 滄州061113）

0 引言

T/P91(9CrlMoVNb)管材在我國已有十余年的使用歷史，一般用于過熱器、再熱器受熱面及集箱。做為電站鍋爐的重要部件，其長期在高溫、高壓下服役，材料的微觀組織會隨著運行時間的延長而老化，進而引起材料高溫強度的劣化。做為鍋爐重要部件，國內電站大都采用進口T/P91材料，且對這些材料的研究和使用已經非常成熟，有些機組已經運行近10萬小時。

1 問題的提出

國內近期有部分投產和在建電站使用國產T/P91做為鍋爐受熱面和集箱用材料。根據國內某大型鋼鐵企業提供的國產P91高溫持久強度試驗數據，目前國內生產的T/P91材料試驗時間最長為1萬多小時，還處于研究和開發階段，遠遠未達到使用的成熟期，將這部分管材做為重點監督設備在管材生產期間加強監造，安裝期間進行數據采集并在投產后制定有效的預防措施是保證機組穩定運行的重要保證。

2 管材生產期間的監造管理

2.1 管材生產前的審查

管材在生產前應審查生產企業有無生產資質，生產體系是否健全，還應重點審查生產崗位人員資質如焊接人員、熱處理人員、檢驗人員；檢查測量用工器具、試驗設備的計量鑒定情況；審查原材料的進貨情況；核對工廠的生產、檢驗工藝卡與所訂原材料出入情況。

在工廠具備生產資質的前提下，應審查T/P91管材的《高溫持久強度試驗報告》、《特種設備型號試驗報告》、《全國工業產品生產許可證》是否覆蓋所生產的T/P91管材規格型號并對廠家銷售業績進行審查。

2.2 生產過程中的監督

在生產期間應檢查各生產崗位是否按照制定好的工藝規范進行操作運行。重點檢查焊接工藝的應用情況，管材水壓試驗情況并對管材的外觀及幾何尺寸進行校驗等。另外，應加強管材試驗過程中的跟蹤并監督試驗全過程，對工廠試驗樣品的取樣、試驗加工過程進行管控并對用于本批次的鋼材如下資料進行審查：《鋼管理化試驗報告》包括金相組織、化學成分、晶粒度、力學性能；《超聲波探傷報告》、《熱處理報告》、《產品質量證明書》、《無縫鋼管質量證明書》、《熱力計算書》等。

3 管道安裝期間的質量管理

3.1 加強管材安裝前的質量檢驗

管材由于質檢不到位、運輸不當、現場組合安裝等因素造成表面劃傷、碰磨、變形、存在內壁氧化皮等缺陷都會在機組運行過程中造成爆破。此外，由于管材出廠時漏檢致使存在缺陷的管子在安裝中使用也是造成管材爆破引起機組停運的原因。

某1000MW超超臨界鍋爐二級再熱器出口集箱管接頭采用國產T91，超聲波探傷檢驗發現24根存在裂紋、折疊缺陷，分析其原因是出廠時漏檢所致，缺陷如圖1所示。

某電廠二期擴建機組為660MW超臨界直流鍋爐，其過熱器出口集箱為國產P91，在安裝前檢查其內壁三通處存在氧化皮（如圖2所示），分析其原因為管道熱處理后的氧化皮未清理，缺陷如圖2所示。

因此，加強管道安裝前的質量檢驗是防止安裝中誤用不合格產品的重要保證。

圖1 管子折疊、裂紋

圖2 三通內壁的氧化皮

3.2 安裝過程中正確執行工藝標準

在安裝中對工藝標準的嚴格執行尤其是管道焊接和熱處理工藝的正確執行是保證安裝質量的前提。T/P91鋼焊接性的主要問題是冷裂紋的敏感性較強，以及有一定的熱裂紋傾向，同時存在焊縫區韌性惡化和熱影響區的軟化。如果焊前預熱溫度不當，焊后熱處理不及時都有可能造成硬度超標管道焊縫開裂。

某電廠在進行P91管道焊接后未嚴格執行熱處理工藝，導致焊縫區域產生表面微裂紋，裂紋如圖3、圖4所示。

圖3 表面微裂紋（長5～15mm）

圖4 表面微裂紋(長2～3mm)

此外，在管道安裝中應正確安排各管段的安裝次序，不強力對正，做好支吊架受力計算并正確調整避免管系受力不均等，以防止管道運行中因疲勞損傷引起破裂。

3.3 管道安裝后的質量檢驗

管道焊縫安裝后應進行質量檢驗。T/P91管道焊縫熱處理后的硬度值應控制在HB180～250范圍內有較高的安全裕度。如果焊后熱處理不當（特別是溫度偏低，硬度接近HB300），其容許當量裂紋尺寸小，安全裕度小。此外，在焊縫超聲波或射線探傷的基礎上，應結合磁粉進行表面微裂紋的檢查。

4 采集管材的原始數據進行劣化傾向管理

對于國產T/P91管材，在基建時期應采集管材的原始數據留存，投產后對其進行劣化傾向管理以分析判斷管材的劣化趨勢并加以管控。

T/P91管材，在鍋爐未點火前應割取受熱面原始管樣進行試驗，將試驗數據留存，投產后利用每次停機時機對受熱面進行割樣試驗并將試驗結果與原始數據比對，分析管材在運行過程中的微觀組織變化，為管材的蠕變損傷狀態和壽命評估提供必要的技術依據從而掌握管材的劣化速度。

5 管道運行中的監督管理

在日本P91鋼最高使用溫度超過了600℃，但是根據歐洲蠕變合作委員會（ECCC）的建議，P91的設計許用應力比美國和日本低10%，認為P91只能用于25MPa/593℃或30MPa/580℃以下的蒸汽參數。所以在機組運行過程中應嚴格控制過熱器、再熱器溫度，防止超溫運行。

對于超（超）臨界機組，應合理調節煤水比防止過熱器、再熱器短期超溫；在機組負荷高峰期合理選擇配煤及配風方式降低火焰中心高度，保證高溫區受熱面不超溫；在燃燒完全的前提下維持較低的爐膛含氧量，以避免風量偏高導致火焰偏斜引起管壁超溫。此外，應避免機組頻繁起、停，控制鍋爐升降負荷速率，減少機組的負荷波動，防止管道受到較大的附加應力。

另外，對于國產T/P91受熱面，應建立長期的受熱面管道運行監督臺賬，記錄超出管子允許壁溫的最高溫度及超溫時間，繪制超溫趨勢曲線以判斷管道的疲勞受損狀態，利用機組停機機會有針對性的對管道進行割管檢查。

6 結束語

目前國內電力建設對T/P91鋼材的需求量很大，加之國外貨源有限，在供貨緊張的形式下，有些制造廠家將部分國產T/P91鋼材代替進口材料用于設備加工；由于國產T/P91材料目前在國內還屬試生產階段，許多性能指標仍在試驗中，未達到使用的成熟期，所以在使用這些管材時應加強管控和監督以利機組的安全運行。

［1］蔡暉，賈建亮，王亮.國產超（超）臨界鍋爐構件常見問題及原因分析[J].華北電力技術,30－4 2008（4）.

［2］史志剛，候安柱，李益民.T91鋼長期運行過程中微觀組織老化研究[J].熱力發電,35－4 2006.