660MW电站锅炉二次高温再热蒸汽管道P92材料老化原因分析

姜波

【摘 要】通过化学成分分析、硬度分析、金相组织分析，对某电厂660MW电站锅炉二次高温再热蒸汽管道P92材料老化原因进行了综合分析。结果表明，材料老化的原因是热处理温度控制不当以及回火温度过高而使组织由马氏体分散生成δ-铁素体+碳化物所致。

【关键词】二次高温再热蒸汽管道;P92;热处理

中图分类号： TM621.2文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）18-0066-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.033

Analysis of P92 Material Aging of 660MW Power Plant Boiler Secondary High Temperature Reheat Steam Pipe

JIANG Bo

（Anhui special equipment  inspection  institute， Hefei Anhui 230051， China）

【Abstract】The chemical composition， hardness， microstructure were investigated， and the reasons of P92 material aging of 660MW power plant boiler secondary high temperature reheat steam pipe were analyzed. The results show that the reasons of the material aging are the improper temperature control and high tempering temperature during the heat-treatment which make the structure of the tissue is distributed by the martensite to produce the δ-ferrite and carbide.

【Key words】Secondary high temperature reheat steam pipe; P92 steel; Heat-treatment

電站锅炉作为特种设备的一种，由于受到火焰的直接加热而持久处于高温高压工作状态，存在爆炸、泄露等潜在安全事故隐患[1]，此外，由于电站锅炉是一整套特别大的装置，其各大部件可在制造厂内制造，而大量的组装工作需要在现场完成，因此电站锅炉的安装监督检验工作尤为重要。电站锅炉再热蒸汽管道、主蒸汽管道等厚壁管道的泄露爆炸会导致人身伤亡等严重后果，所以厚壁管道通常是安装监督的检验重点。A335-P92钢是在原A335-P91钢基础上发展而来，A335-P92钢与A335-P91钢相比，降低了Mo元素的含量，加入了W元素，含量为1.5%～2.0%，同时加入了少量的B元素，通过合金化改良处理之后的A335-P92钢，与其它的电站锅炉常用高合金钢相比，其蠕变性能和高温强度均得到明显提高。随着我国经济社会的飞速发展，火力发电行业技术也不断进步，作为一种马氏体系耐热钢，A335-P92钢材近年来得到了越来越多的应用，尤其多应用于超超临界电站锅炉的再热蒸汽出口管道和主蒸汽管道。国内外P92钢的标准对比如表1所示。

本文对某电厂660MW高效超超临界参数变压直流，型号为DG1785.49/32.45-II14的二次再热燃煤锅炉安装监督检验中发现的某段二次高温再热蒸汽管道A335-P92材料老化问题开展研究，以期查明原因，为今后的工程实践提供借鉴作用。

1 试验与方法

该二次高温再热蒸汽管道母材材质为A335-P92，规格为ID730mm×35mm，硬度检测采用HT-2000A型里氏硬度计，金属化学成分检测采用NITON XL2800PS型直读光谱仪，金相检测采用SY-01型现场金相显微镜。

2 试验结果及分析

2.1 化学成分

金属化学成分分析如表2所示，由检测结果可知该二次高温再热蒸汽管道母材材质符合A335-P92的标准要求。

2.2 硬度分析

对该二次高温再热蒸汽管道母材进行硬度检测，每个截面周向均分4个部位进行硬度测量，测点部位用A、B、C、D点表示，每个部位测点共测量五个硬度值取其平均值作为测量结果，如表3所示。而依据DL/T438-2016《火力发电厂金属技术监督规程》，材质为A335-P92的管材的硬度值应为180～250HB，因此测点A、测点B的硬度值不符合标准要求。

2.3 金相组织分析

对该二次高温再热蒸汽管道母材进行金相检测，金相照片如图2所示。由金相显微组织照片且依据DL/T884-2004《火电厂金相检验与评定技术导则》可知，显微组织回火马氏体位向已分散，该管道母材组织老化严重。

2.4 讨论

通过在该台电站锅炉安装现场获悉，该二次高温再热蒸汽管道自来自锅炉制造厂后，在安装现场并未经过任何形式的热处理，因此可知，该段管道材料老化的原因是制造过程中热处理不当导致的。已知P92钢材的Ac1为800℃～835℃，经过正火+回火热处理后得到的A335-P92正常回火马氏体应当为晶粒非常细小的组织，而对于660MW发电机组，其二次高温再热蒸汽管道的壁厚较大，相应的在热处理过程中保持恒温以及控制升温、降温速率的难度增大，从而容易导致过度回火的回火索氏体、未回火马氏体、δ-铁素体等异常组织的出现[2]。本案例中由于热处理时操作不当导致该段管道的回火温度达840℃，而当P92材料回火温度达到830℃～850℃时，马氏体将会分散并生成铁素体加碳化物[3]，结合表2中硬度检测结果可以得出图1金相照片中组织状态应为δ-铁素体+碳化物。

3 结论

二次高温再热蒸汽管道A335-P92材料老化的原因是由于制造过程中热处理温度控制不当以及回火温度过高而使材料组织由马氏体分散生成δ-铁素体+碳化物导致的。今后电站锅炉部件制造中要严格控制热处理工艺，提高热处理质量，此外，对锅炉部件尤其是厚壁管道的监督检验要格外重视，以减少事故隐患及经济损失。

【参考文献】

[1]李兵，沈功田，周裕峰，等.电站锅炉无损检测技术[J].无损检测，2006，28（8）：426-430.

[2]朱信钊.1000MW超超临界压力发电机组管道用P92钢焊接缺欠及质量控制[J].广东电力，2011，24（3）：30-32.

[3]张丰收，贠峰，宋国营，等.回火温度对P92材料组织性能的影响[C].第九届电站金属材料学术年会，2011，162-166.