DL438火力发电厂金属技术监督规程(08修订报批稿)解读

DL438火力发电厂金属技术监督规程（08修订报批稿）解读TPRI西安热工研究院二○○八年十月李益民TPRI一修订的背景和依据原规程DL438-2000中国电力企业联合会部门文件标综[2005]7号文关于转发国家发改委2005年行业标准项目计划(电力行业)的通知。修订主要考虑以下情况:1与金属检验监督相关的新规程的颁布实施GB/T8732-2004汽轮机叶片用钢DL/T439-2006火力发电厂高温紧固件技术导则DL／T440－2004在役电站锅炉汽包的检验及评定规程DL/T441－2004火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变监督导则DL/T515－2004电站弯管DL647－2004电力工业锅炉压力容器检验规程DL/T752－2001火力发电厂异种钢焊接技术规程DL/T753－2001汽轮机铸钢件补焊技术导则DL/T773－2001火电厂用12CrMoV钢球化评级标准DL/T785－2001火力发电厂中温中压管道（件）安全技术导则DL/T786－2001碳钢墨化检验及评级标准DL/T787－2001火力发电厂用15CrMo珠光体球化评级标准TPRIDL／T819-2002火力发电厂焊接热处理技术规程DL/T850-2004电站配管DL/T868-2004焊接工艺评定规程DL／T869－2004火力发电厂焊接技术规程（代替DL5007-1992）DL／T882－2004火力发电厂金属专业名词术语DL／T884－2004火电厂金相检验与评定技术导则DL/T939-2005火力发电厂锅炉受热面管监督检验技术导则DL/T940-2005火力发电厂蒸汽管道寿命评估技术导则TPRITPRIDL/T999-2006电站用2.25Cr-1Mo钢球化评级标准JB1265-200225～200MW汽轮机转子体和主轴锻件技术条件JB1266-200225～200MW汽轮机轮盘及叶轮锻件技术条件JB/T3375-2002锅炉用材料入厂验收规则JB/T7025-200425MW以下汽轮机转子体和主轴锻件技术条件JB7027-2002300MW及以上汽轮机转子体和主轴锻件技术条件JB/T7028-200425MW以下汽轮机轮盘及叶轮锻件技术条件JB/T7030-2002300MW~600MW汽轮发电机无磁性护环锻件技术条件JB/T7178-2002300～600MW汽轮发电机转子锻件技术条件2国外相关标准的颁布实施ASMESA182M-07高温用锻、轧合金钢和不锈钢管件、阀门及部件ASMESA213M-06a锅炉过热器、换热器用铁素体和奥氏体无缝钢管ASMESA234M-07中高温碳钢和合金钢管件ASMESA335M-06a高温铁素体合金无缝钢管ASMESA691-2002高温高压用碳钢和合金钢焊管DINEN10216-2-2004高温用碳钢和合金钢管BSEN10222-2-2000高温用铁素体、马氏体钢管TPRI3超临界、超超临界机组新型耐热钢部件的检验监督近几年,我国的超临界、超超临界机组发展迅猛。目前在建及投运的600MW及以上超超临界机组已达100台以上。此类机组的温度、压力高达600℃左右和26MPa。在如此高的温度和压力下，必然采用一些新的耐热钢。对这些新的耐热钢部件的检验监督是一个突出的新问题。目前，国内外对这些新型耐热钢的力学性能、焊接及热处理特性进行了大量的研究，为此类机组的金属监督提供技术依据。故修订后的DL438考虑了超临界、超超临界机组新型耐热钢部件的检验监督。TPRI4机组状态检修技术的开展机组运行的经济性.计划性检修改为状态检修是一个必然的发展趋势。基于设备风险评估的维修（RiskBasedMaintenance－RBM）可靠性维修（ReliabilityCenteredMaintenance－RCM）预知性维修（PredictiveMaintenance－PDM）预防性维修（PreventivMaintenance－PM）等。国内目前也在开展以机组高温关键部件状态评估和寿命评估为基础的设备状态检修，必然要对机组，特别是机组的关键部件，例如汽轮机转子、汽缸、发电机转子、护环、发电机绝缘、锅炉汽包、汽水分离器，高温联箱、蒸汽管道、高温过热器、高温再热器管的质量状况和材质状态作出评估。TPRI二工作简况1项目组组成项目负责单位:西安热工研究院项目参加单位:苏州热工研究院北京国华电力技术研究中心广东电力试验研究院华北电力科学研究院陕西电力试验研究院TPRI2工作概况06年第一次项目组会议,确定修订的基本原则:（1）将原规程的“1范围”与“3总则”合并并删减有关内容。（2）引用标准采用最新的版本。（3）取消对高温部件，特别是低合金耐热钢的碳化物检测监督（因为其规律性较差）。（4）取消对高温部件，特别是低合金耐热钢的蠕变孔洞的检验监督（因为在未爆裂的蒸汽管道、高温联箱中，即使运行30多万小时，在光学显微镜下也未检测到确切的蠕变空洞）。TPRI（5）取消对新建机组主蒸汽管道、高温再热蒸汽管道的蠕胀检测（6）加强对喷水减温器联箱的检验监督。（7）增加对9～12％Cr钢制高温部件的检验监督内容。（8）因为发电机中心孔内有线棒等装置，而可检测的区段很小，故取消对发电机中心孔的检验。（9）对高温螺栓的检验监督与DL439相一致。（10）由于20号钢、碳钢、15CrMo和12Cr1MoV、10CrMo910已颁布了相应的球化、石墨化标准，故取消原规程中的附录D、E和F。TPRITPRI◆2006年9月完成征求意见稿，向有关研究单位、火电厂和电力建设计86个单位发出征求意见信函。共收取意见158条，采纳了101条。◆对征求意见稿进行修改，2007年12月完成送审稿。◆2008年01月10～11日经过电站金属材料标准化委员会审查。◆2008年03月底完成报批稿。三有关条款修订说明1章节编排顺序和内容的调整所有监督的部件：材料和制造、安装检验机组运行期间的检验监督可操作性增强TPRI2重要条款的修订说明2.1取消对高温部件，特别是低合金耐热钢碳化物的检测监督（1）碳化物中合金元素的含量规律性较差TPRITPRI表X四川地区一些火电厂蒸气管道用钢运行不同时间后碳化物中合金元素的含量管道名称测点号材料运行时间/温度碳化物中合金元素/基体中合金元素(%)CrMoV成都热电厂5号炉主汽管测点112CrMo60000h510℃13.6720.93测点217.1842.31测点326.5732.56成都热电厂2号炉主汽管12CrMo170000h510℃41.2941.72豆坝电厂1号炉主汽管监督段测点112Cr1MoV120000h540℃5.6440.8297.15测点211.6949.5499.65测点36.1633.3393.91江油电厂3号炉主汽管10CrMo910100000h540℃43.6640.18江油电厂5号至6号炉主汽母管测点210CrMo910100000h540℃29.1679.37测点323.6474.70重庆电厂31号炉主汽管测点110CrMo91010799h540℃7.2833.75测点211.7935.96测点311.0249.47（2）碳化物结构的变化R.Viswanathan综述了对1Cr-0.5Mo和2.25Cr-1Mo钢在高温下碳化物结构衍化的研究结果。1Cr-0.5Mo钢在高温时效过程的开始阶段，基体中的合金元素含量快速减少，晶格参数明显变化；随着时效时间的延长，M23C6/M3C的比值增加。其研究结果虽有一定的趋势，但数据的分散度无法建立这些参数与时效历程的定量关系。2.25Cr-1Mo钢的碳化物衍化研究结果表明：M6C的量占钢中碳化物总量的百分比随着时间的延长和温度的升高而增加，借助于Larson-Miler参数建立的LMP与M6C的关系曲线。由图X可见：M6C的量随着LMP的增加而增加，但几条曲线差异很大，钢中的磷含量对M6C的量也有显著的影响。TPRITPRI由前所述可见：合金元素在碳化物与基体间的重新分配与碳化物结构随运行时间的延长而变化有的试验结果有一定的规律性，但有的试验结果无明显的规律性，而这些结果与部件的安全运行寿命更无明确的规律，所以对低合金耐热钢钢在高温长期运行下的碳化物中合金元素的含量和结构的变化规律还需进一步研究，积累数据。鉴于此种状态，在新修订的DL/T438-2008火力发电厂金属技术监督规程中取消了原DL/T438-2000中对低合金耐热钢碳化物的检测监督。在高温部件的材质检验中可进行检测，不断积累数据以作材质损伤的参考。TPRITPRI2.2取消对高温部件，特别是低合金耐热钢蠕变孔洞的检验监督金属部件在高温下长期运行产生蠕变孔洞，在镍基合金和奥氏体不锈钢中有显著的特征。低合金耐热钢的蠕变孔洞的检测，目前国内外有三种观点。①在蠕变第一阶段末第二阶段开始即出现蠕变孔洞；②在蠕变第二阶段末第三阶段开始出现蠕变孔洞；③低合金耐热钢在蠕变断裂前才出现蠕变孔洞。关于低合金耐热钢的蠕变孔洞TPRI●1983年德国学者Neubauer和Wedel研究低合金耐热钢的蠕变孔洞，将蠕变孔洞划分为A、B、C、D四个级别。TPRI●.加拿大M.A.Clark等人1993年发表研究论文，认为低合金耐热钢在蠕变曲线第一阶段末、第二阶段初即出现蠕变孔洞，也将蠕变孔洞划分为A、B、C、D四个级别,在A级中又划分为三个小的级别.TPRI●1977年瑞士学者Rosselet和英国学者Wickens1980年发表的论文表明：对于低合金耐热钢来说，在蠕变断裂前的短时间内才会观察到蠕变孔洞。●国内对低合金耐热钢蠕变孔洞的检查结果国内电站金属工作者对12CrMo、15CrMo、12Cr1MoV、10CrMo910等低合金耐热钢的蠕变孔洞进行了大量的试验研究。除了在爆裂管的裂纹尖端附近发现有确切的蠕变孔洞外，在远离爆口的区段和运行中割管样品中均未发现确切的蠕变孔洞。资料［1、2］对西固电厂、户县电厂运行30.8万(540℃)和38.5万(510℃)小时的12Cr1MoV和12CrMo钢制主蒸汽母管进行了现场复型金相检查和割管材质鉴定,在光学显微镜下均未发现确切的蠕变孔洞。辽宁电力科学研究院张艳红等作的工作.另外,中华人民共和国国家发展和改革委员会2005年第45号公告已废止了“DL/T551-1994低合金耐热钢蠕变孔洞检验技术工艺导则”。●根据蠕变孔洞评估部件寿命A参数法蠕变孔洞检查技术●复型技术●实验室制样检查金相组织观察/扫描电镜下观察在Cr-Mo类低合金钢中，仅仅在断裂前的短时间内发现蠕变空洞。TPRITPRITPRITPRI2.3关于蒸汽管道的蠕胀检测●低合金耐热钢蒸汽管道的周向蠕变应变鲜有达到1％根据国内几十年来对主蒸汽管道的蠕胀检测，鲜有周向蠕变应变达到1％。西固电厂、户县电厂运行30.8万(540℃)和38.5万(510℃)小时的12Cr1MoV和12CrMo钢制主蒸汽母管，其最大周向蠕变应变仅为0.7％左右。●检测误差较大、散乱度大电厂金属监督人员普遍反映，蒸汽管道的蠕胀检测误差较大，特别是对300MW以上机组的再热蒸汽管道，用很大的千分尺测量，其零点位置由于千分尺的自重会变化，故测量误差更大。●引进的一些国外机组，在管道设计上就无蠕胀检测。TPRI●蠕变应变与管道失效的关系从金属材料高温蠕变的规律来讲，在较低应力下随着运行时间的延长，材料会发生蠕变延性耗竭，即塑性越来越降低，蠕变应变量越来越小，甚至未达到1％蠕变应变时材料会发生脆化。最终管道的失效可能不是由于蠕变应变超标，而可能是脆性断裂。所以检测管道的周向蠕变应变并不能预防管道的脆性断裂，而主要由材料微观组织的老化程度和力学性能的劣化来判断。所以对在新修订的DL438中不强制要求对新建机组蒸汽管道的蠕胀检测，但过去已安装了蠕胀检测，且一直进行持续检测的管道可继续检测。TPRI2.4关于9～12Cr钢的监督2.4.19～12Cr钢的硬度监督（1）此类钢直管段母材的硬度应均匀，且控制在1