火电厂高压蒸汽管道焊接标准比较.pdf

上 海 电力 2 0 0 6 年第4 期 火电厂高压蒸汽管道焊接标准比较 相春 正 浙江省 电力建设 总公司 ， 浙 江 宁波3 1 5 0 1 0 摘要 北仑电厂二期工程 3 6 0 0 Mw ， 在现场检查 由国外提供 的再 热蒸汽冷段 管道时 ， 发现 l 3根管 道的端 部有 间距小 于 3 0 0 mm 的 2条焊缝 ， 有 的还用堆焊接 长 ， 按 国内相关 标准 ， 将判 为不合 格 ， 但 经 向 A S ME委员 会 咨询 ， 认为可以接受 。为 了确保设备安 全运行 ， 对焊 缝进行 了检查 与分析 。介 绍 了试验 方案及 对焊缝 的分 析结果 。结果表 明 国内标准对火 电厂高压管道的要求明显高 于 A S ME要求 ， 对动力管道采用 堆焊 的方法局 部接 长 ， 以便管道对 口是可 以接 受的。 关键词 火电厂 ； 高温高压管道 ； 焊接标 准 中图分类号 T K2 2 6 文献标识码 B 1 引言 浙江北仑 电厂二期工程 1 9 9 5 2 0 0 2年 3台 亚临界 6 0 0 MW 锅炉全套设备 由日本石川 岛播磨 公司 I HI 提供， 其 中再热蒸汽冷段管道由 I HI 公 司向美国 B _ F ． S HA W 公 司采购。管道设计材料 及运行参 数分别 为 内径 9 9 7 ． 3 m m， 壁厚 2 4 ． 4 7 m I n ， 材质 A S ME S A5 1 5 Gr 6 5 ； 设计温度为 3 6 1。 C， 设计压力为 4 ． 9 7 MP a I x ] 。 管道被运到现场后 ， 检查 中发现 1 3根再热蒸 汽冷段管道的端部 ， 有间距小于 3 0 0 mm的 2 条焊 缝 ， 有 的还用 堆焊接长 。 2 标 准比较 国内标准对火 电厂高温 、 高压管道焊接规定 如下 管子 2 个对接焊缝的间距 不宜小 于管子外 径 。根据这一规定 ， 上述 1 3根管子将被定为不合 格 ， 不能用于本工程[ 2 ] 。但是 ， 本工程合同规定采 用一 AS ME标准 ， AS ME标准是最完善并具有权威 性的锅炉压力容器设 计制造标准 ， AS ME标准对 这类情况没有特别 的规定 ] 。为此 ， 专 门向美 国 AS ME委员会 P OWE R P I P I NG分会咨询。他们 认为 对动力管道用堆焊的方法局部接长 ， 以便管 道对 口 ， 是可 以接 受 的 。根 据这 一解 释 ， 该 批管 子 是 可 以用 的 。 3试验分析 针对上述问题 ， 尽管有 AS ME的解释 ， 但仍及 时对焊缝进行了检查 、 分析。检查的项 目有焊缝的 一 4】 8一 各 区域及母材金属的金相组织、 宏观硬度， 同时还 对焊缝进行了超声波检查 。结果表 明， 焊缝各区域 金相组织和硬度均属正常， 超声波探伤也没有发现 异常情况 。为了确保工程质量， 保证设备长期 、 安 全地运行 ， 对焊缝组织进行 了深入的试验分析 。 3 ． 1 试 验方 案 在现场选择 一条堆焊焊缝 ， 在焊缝左右各 1 m处割下 ， 用新的管子接上 。在割下 的 2 m管子 左右各割下 5 0 0 mm管段 ， 用与工厂相 同的焊接 工艺焊成一个比较焊 口 以下称 “ 试验管” ， 剩下 1 m为工厂堆焊焊缝 以下称“ 堆焊管” 。两段管 子 送 试 验 所 进 行 对 比试 验 ， 试 验 项 目有 宏 观 检 查、 焊缝及母材 金属化学成分分析 、 各 区域常温／ 高温 3 6 1 o C 抗拉强度试验、 冲击韧性 比较 、 热影 响区缺 口敏感性 比较 、 焊缝热影响区残余应力 比 较 、 各区域金相组织 比较、 各区域硬度 比较 。 3 ． 2宏观检 查 堆焊管实测壁厚为 2 5 mm， 焊接接头各 区域 的测量尺寸 、 取样位置 、 各金相检查点分布 ， 如图 1所示 。 I i 安装焊缝 图 1 堆焊管截面宏观示意及力学 、 金相取样位置示意 维普资讯 2 0 0 6 年第4 期 上 海 电力 3 ． 3 化学 成分 分析 化学成 分分 析结 果 如表 1 所 示 。分析 结果表 明 堆焊管及试验管母材 中 Mn元素含量均较高 ， 其它 元 素 含 量 符 合 AS ME 标 准 中关 于 S A一 5 1 5 Gr 6 5的技术要求 。 表 1 化学成分 分析结果 取样部位 C Mn S i S P 堆焊管安装焊缝 0 ． 0 7 3 1 ． 0 9 0 ． 5 9 ≤0 ． 0 1 0 ． 0 1 4 堆焊管堆 焊焊缝 0 ． 0 5 2 1 ． 6 2 0 ． 5 4 ≤0 ． 0 1 0 ． 0 2 堆焊管母材 0 ． 1 5 6 1 ． 1 8 0 ． 2 4 ≤0 ． 0 1 0 ． 0 1 1 试验管焊缝 0 ． 0 7 3 1 ． 1 0 ． 5 9 ≤0 ． 0 1 0 ． 0 1 4 试验管母材 0 ． 1 8 1 ． 1 3 0 ． 2 2 ≤0 ． 0 1 0 ． 0 1 1 AS ME标准 ≤0 ． 2 8 ≤0 ． 9 8 0 ． 1 3 ～0 ． 4 5 ≤0 ． 0 4 ≤0 ． 0 3 5 3 ． 4 常温及高温拉伸试验 拉伸试验采取纵 向取样 ， 试样分析为光滑试 样及带缺口试样两种。带缺 口试样是为了确保断 裂位置在热影响区。其试样包括了整个焊接接头 区域及母材 ， 主要为观察其断裂位置， 以判断焊接 各区域抗拉强度 的相对薄弱区 ， 试验结果如 表 2 所示 。其中， AS ME标准 S A一 5 1 5 Gr 6 5 一 4 5 0 ～ 5 8 5 MPa ， a ≥ 2 4 0 MP a， ≥2 5 ％ 。 表 2常温 及高温拉 伸试 验结果 堆焊管 试验管 试 样位置 d d b 8 5 d s d b 8 5 ／ MP a ／ MP a ／ ／ ／ MP a ／ MP a ／ g ／ g 母材 无缺缺口 3 4 2 4 8 6 3 3 7 4 3 3 9 5 1 0 3 1 6 6 母材 有缺缺口 6 9 1 7 2 3 热影响区 有缺缺口 8 1 6 7 9 1 焊缝 无缺缺口 5 0 2 4 8 9 母材 无缺缺口 2 l l 4 3 6 3 3 7 6 2 2 0 4 5 7 3 4 7 1 母材 有缺缺口 6 3 6 热影响区 有缺缺口 7 7 4 焊缝 无缺缺口 4 6 5 3 ． 5 常温及高温冲击韧性试验 冲击试样采取纵 向取样 ， 试验结果 如表 3所 示 。 表 3 常温及高温冲击韧性试验 结果 堆焊管 试 验管 温度 试样位置 Ak v a k v Ak v a k v n ／ J C m一 n ／ J C m一 母材 1 6 8 2 1 O 1 2 6 1 5 9 常 热影响区 1 6 6 2 0 9 1 8 5 2 3 O 温 焊缝上部 9 1 1 1 5 焊缝下部 1 5 4 1 9 4 1 8 O 2 3 O 高 母材 1 6 9 2 1 O 1 4 9 1 9 O 热影 响区 1 4 3 1 8 O 1 9 4 2 4 3 温 焊缝 1 1 8 1 4 8 2 O 1 2 5 5 3 ． 6 残 余应 力测试 残余应力测试采用盲孔 电测法 ， 测试位置如 图 2 所 示 ， 测 试 结果如 表 4所 示 。表 4中 ， a 为最 大主应力 ， a 为最小主应力 ， 0 为最大主应力与环 向切线间夹角。 堆焊区焊缝热影响区 堆焊焊缝 安装焊缝 图 2 残余应力测点位置 表 4残余应力试验结果 试验管 堆焊管 位置 测点号 0 d 1 d 2 0 d 1 d 2 ／MPa ／ MPa ／ 。 ／ MPa ／ MPa ／ 。 1 1 3 2 31 5 9 9 8 8 6 焊缝 中心 2 1 8 6 21 4 8 5 6 7 3 1 2 2 1 1 5 堆焊层 2 7 0 4 2 1 0 0 1 1 5 3 3 9 9 ≤d 9 5 3 2 热影响区 2 7 5 3 O 5 ≤ 1 5 1 6 4 3 ． 7热影响区缺 口敏感性 堆焊管及试验管的热影响 区在常温 、 高温下 对缺 口的敏感性 q 如表 5所示 。 表 5 热影响区缺 口敏感性 温度 比较方式 堆焊管 试验管 常 母材 无缺 口 ／ 热影 响区 0 ． 6 0 0 ． 6 4 温 母材 有缺 口 ／ 热影 响区 0 ． 8 5 0 ． 9 1 高 母材 无缺 口 ／ 热影 响区 0 ． 5 6 0 ． 6 2 温 母材 有缺 口 ／ 热影 响区 0 ． 8 2 0 ． 9 1 3 ． 8硬度 分布 硬度测试采用里氏硬度法 ， 通过查表转换成 相应硬度值。硬度测试为焊接接头的截面 ， 管壁 厚 1 ／ z处 ， 测试 结果 如 图 3所 示 。 2 2 0 2 0 0 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 o堆焊管 一 Ⅱ △堆 缝 1 8 0 o1 8 5 1 8 0 一 o1 7 8 o 1 7 2 o 1 6 2 1 6 2△ 1 6 0 o1 5 6 C 3 C3 1 5 8 △l 5 8 o1 4 2 1 5 6 △ 1 5 2 o 1 4 8 近热 焊缝 热影响区 近热 母材 热影响区 母材 影响区 中 影响区 图 3硬 度 分 布 图 3 ． 9 试 验结 果分 析 1 堆焊管、 试验管与对应各 区域 的拉伸试 验强度无明显 区别 ， 热影响区的性能前者略低于 后 者 。 一 41 9 维普资讯 上 海 电力 2 0 0 6 年第4 期 电缆隧道内辅助系统研究 袁晓明， 汤蕴蕾， 汪 筝， 盛文胡 上海电力设计院有 限公司 ， 上海2 0 0 0 2 5 摘要 随着大容量变 压器 和大截面 电缆 的应用及部分 架空输 电线路 向地下 空间发 展， 电缆隧道 的建设 方兴 未艾。文章就电缆隧道辅助系统 中的照 明动力 系统 、 防雷接地 系统 、 通风冷 却 系统 、 给排 水消 防系统 、 火灾报 警及控制系统 、 微机监 控系统等的系统构成及配置 ， 其经济 、 合理性及今后 发展的需要进行 了阐述 。对该系统 技术规范标准的建立及相关建设单位均 有参考 价值 。 关键词 电缆隧道 ； 辅助系统 ； 研 究 中图分类号 U4 5 9 ； TM7 5 7 ． 3 文 献标 识码 B 1 引 言 随着上海 城市 的快 速发展及 电力需求 的增 加， 城市部分的架空输电线将 向地下空间发展 ， 同 时大容量变压器和大截面电缆 的应用 ， 对上海地 下电缆通道容量提出了很高 的要求 ， 而建设 电力 隧道是行之有效 的方法 。目前 ， 上海地区已开始 结合变电站进线通道及市政道路 的改造 ， 逐步建 设上海的电力隧道 网络。由于电缆隧道工程是一 项新兴工程， 成熟 经验较少， 隧道内的辅助系统 如 通风 、 给排水、 消防、 通讯监控 、 照明、 接地等的 配置是否能完全适应今后运行维护的要求还很难 确定。目前在电缆隧道的设 计中， 由于 国家还没 有颁布有关电缆隧道方面的专用标 准规范 ， 对 于 隧道中的辅助系统的配置也没有专 门的要求 ， 鉴 于此 ， 在设计 中不同设计单位往往各 自为政 ， 根据 自己的理解和 以往 其他 隧道工程 的经验进行 配 置 。为了使 电缆隧道内辅助系统设计 、 配置更 为 合理经济， 适应今后发展的需要 ， 上海电力设计院 有限公司对此进行了专项研究 ， 希望能为今后规 划建设电缆隧道提供有价值 的参考意见 。 2 电缆 隧道 内辅 助 系统配置 1 ． 1 照 明动 力 系统 2 ． 1 ． 1 概 述 电力隧道内的主要用 电负荷 为火灾报警 、 风 机 、 照 明、 水泵 、 监控 系统 、 施工等方面 ， 其特点是 供 电线路长 、 点 多， 且采用城市低压电网供电。 电力隧道对供 电可靠性要求较高， 隧道断 电 将影 响 电 力 设 备 的安 全 运 行 ， 按 照 国 家标 准 2 堆焊管各区域的常温冲击韧性与试验管 大致相同， 但堆焊管焊 缝上部 的冲击韧性 比焊缝 中部低 ， 高温性能前者比后者低， 但其值在正常范 围内。 3 堆焊管及试验管接头各 区域残余应力的 主应力分布较为合理 ， 基本沿管道的切线方向， 堆 焊焊缝热影响区 2 个测点测得 的主应力值均大于 母 材 的屈服 强度 。 4 堆焊管热影 响区对缺 口不敏感 ， 与试验 管 情况 相 同 。 5 堆焊管与试验管各对应 区域的金相组织 大致相同， 均未发现异常组织 。 6 堆焊管与试验管各对应区域的硬度变化 趋势吻合得较好 。 一 42 O一 4 结论 1 通过对堆焊管与试验管各试验数据 的分 析比较， 带有工厂堆焊焊缝的安装焊缝 ， 其各项常 规性能指标与试验管焊缝各对应区域 比较并无大 的差异 ， 也符合 AS ME标准 。 2 国内标准对火 电厂高压管道的要求明显 高于 AS ME要求 ， 根据试验结果认为 对动力管 道用堆焊 的方法局部 接长是可 以接受 的， 在不得 已的情况下也是可以使用的。 收稿 日期 2 0 0 5 0 8 2 3 作者简 介 相 春 正 1 9 6 5 一 ， 男， 浙江嵊 州人 ， 本科 ， 工程 处 处长 ， 长期从 事 电力建设 管理工作 ， 0 5 7 4 8 7 9 8 1 5 0 9 。 责任编辑 杜建 军 维普资讯