主蒸汽管道堵板阀焊口超声检测及裂纹处理
某火电厂300MW机组主蒸汽管道堵板阀阀体与过渡短管为异种钢对接焊缝,在安装过程中进行超声波检测时,发现2个异种钢焊缝均存在多处超标缺陷;运行1.2万h后进行超声波检测复查时,发现2个焊缝缺陷均已扩展,且方向性很强,具有裂纹缺陷特征,经验证存在7条裂纹和数处夹渣、气孔等。采用多层多道的焊接方式进行了焊补处理,焊后立即进行热处理,并经检验确认焊缝缺陷均已处理干净。
火电机组的主蒸汽管道是火电厂的重要管道，一旦发生事故，易造成人身伤亡和设备重大损坏。某电厂300MW新机组在安装过程中，超声波检测发现主蒸汽管道堵板阀阀体与2节过渡短管的厂家异种钢焊缝存在超标缺陷，电厂经研究决定监督运行。在机组的首次大修检查中，对堵板阀进行复查时发现2个焊缝缺陷均已扩展，且方向很强，具有裂纹缺陷特征，决定对其进行处理，以消除隐患。
1、机组概况
4号机组额定容量300MW，锅炉为DG1025/17.4-II14型亚临界参数一次中间再热单汽包自然循环固态排渣煤粉炉，与N300-16.7/537/537型汽轮机配套，2006年6月投产，至2008年4月首次大修累计运行1.2万h。
锅炉主要运行参数：过热蒸汽温度540℃，过热蒸汽压力17.4MPa，再热蒸汽进/出口温度324.8/541℃，再热蒸汽进/出口压力3.93/3.73MPa，给水温度278.4℃。主蒸汽管道为单管系，管道规格为ID368mm×41mm，材质为A-335P91，堵板阀规格为ID368mm×85mm，阀体材质为WC9。
2、超声波检测及结果
2.1、检测位置
检测位置见图1，检测范围为阀体与2节过渡短管焊缝，定义炉后侧焊缝为A焊缝，炉前侧焊缝为B焊缝。
图1 探伤位置示意图
2.2、检测基本参数
检测标准：DL/T820-2002《管道焊接接头超声波检验技术规程》;仪器型号：HS610;试块：RB-3/CSK-1B;探头型号：2.5P13×13K1.5，2.5P8×12K2/K1;实测折射角：K1.48/K1.95/K1.03;检测灵敏度：Ф3×40-16dB;耦合补偿：3dB;检验级别：B级;检测面：单面单侧;耦合剂：化学纤维素。
2.3、检测结果
2.3.1、安装时检测结果
A焊缝共发现2处超标缺陷，缺陷最大当量Ф3×40+0dB，指示长度为10mm;B焊缝共发现4处超标缺陷，缺陷均为当量Ф3×40-4dB，指示长度为5mm，2条焊缝的缺陷当量均超标，但超标幅度不大，指示长度不超标。
2.3.2、复查时检测结果
A，B焊缝实测厚度约为85mm，超声波检测发现2条焊缝均存在超标缺陷，其中A焊缝共发现7处断续缺陷，缺陷最大当量Ф3×40+15dB，且缺陷的方向性很强，断续存在缺陷的长度达到780mm;B焊缝共发现4处缺陷，缺陷最大当量Ф3×40+11dB，且缺陷的方向性也很强，2条焊缝均不合格。
A，B焊缝缺陷纵向位置均为距堵板阀台阶约70mm的位置，缺陷的环向位置(以管道焊缝顶部中点为起点)、埋藏深度及大小见表1，2。
表1 A焊缝缺陷情况
表2 B焊缝缺陷情况
3、缺陷验证、处理及复查
3.1、缺陷清除、验证
根据超声波检测结果对焊缝中的超标缺陷进行定位。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为缺陷清除采用角向砂轮机切削和磨削的方式进行，在清除缺陷的过程中反复用着色检测进行验证，以确保缺陷彻底清除。
在缺陷清除过程中，共发现7条裂纹、1处条形夹渣、3处夹渣，其中2条裂纹长达12mm，其他裂纹均长约10mm(见图2、图3)。缺陷位置径向深度，纵向、环向距离都与超声波检测结果相符;缺陷的性质及大小也与超声波检测结果相吻合。
图2 焊缝5号缺陷形貌图
图3 A焊缝7号缺陷形貌图
3.2、坡口加工
当确认缺陷彻底清除后，采用角向砂轮机对挖除位置进行坡口加工，直至其形状满足补焊要求。
3.3、焊接
补焊区全部采用规格为53.2mm的R407焊条、多层多道的焊接方式进行焊接，焊接过程中未发现任何异常情况，共计消耗焊条1100根。
3.4、焊前预热及焊后热处理
根据工艺要求，每条焊缝布置2个测温点。焊前预热温度控制在300℃;焊接过程中进行层间温度监控;焊后立即进行热处理，升降温速度为1.22℃/min，恒温温度740℃、时间4h，降至300℃后空冷。焊接热处理曲线见图4。
图4 焊接热处理曲线图
3.5、质量复查
外观检验：补焊表面无气孔、咬边、裂纹等缺陷，外观检验合格。
硬度检验：表面机械磨平光滑，仪器型号为HLN-11A，检验标准为GB/T17394)1998《金属里氏硬度试验方法》，检验合格。
超声波检测：检验参数同2.2，补焊区未见超标缺陷，检验合格。
4、结束语
通过此次对主蒸汽管道堵板阀厂家焊缝缺陷复查及处理，可以看出加强火电厂四大管道等重要部件的监控、及时消除重大隐患对保证机组安全运行的重要性。
四大管道作为重要的炉外管道，安装时一定要严格把好质量关，及时消除安全隐患;对于运行中的四大管道要加强监督和检查力度，防患于未然，确保机组和电网的安全运行;对进入超期服役机组、有暂时难以处理的超标缺陷的四大管道，为保证机组的安全稳定运行，要开展部件的寿命评估工作，以保证设备运行的经济性和安全性。
