低硬度P91钢主蒸汽管道安全性能研究与评价蔡文河李炜丽赵卫东王智春华北电力科学研究院有限责任公司（100045）摘要：为了研究低硬度P91材质的蒸汽管道和联箱在运行中的安全性能，通过对服役1万小时的低硬度P91管道进行解剖试验，分析了低硬度管材显微组织与常温力学性能、540℃、566℃以及600℃下高温力学性能和持久试验的关系，并对现场里氏硬度测试方法的准确性进行了对比试验和研究，获得了现役P91管道的判别标准，给出了在役P91管道的安全性评价结果和监督技术反措。关键词：低硬度P91蒸汽管道安全性评价1前言随着大容量、高参数超（超）临界机组在我国火力发电厂的迅猛发展，593℃/10万h条件下持久强度可达到100MPa的P91材料广泛的应用于温度高于566℃的主蒸汽管道、再热蒸汽管道及其旁路、高温联箱等高温部件。鉴于P91的良好耐热性，甚至540℃的亚临界机组也应用较为广泛。在超（超）临界机组建设初期，P91主要依赖于进口，由于进口量极大，我国虽然经历了使用假P91的历程，但在短短几年内就完成了P91的国产化目标。按照ASMESA335-SA335M的要求P91材质管道的硬度不超过250HB，然而在P91材料的检验过程中，不管是进口材料、还是国产材料，其硬度偏低已经是一个很普遍的问题。其硬度值可分为两档：一是介于160～180HB之间，一是介于140～160HB之间，个别的部件甚至更低，同时还出现组织不合格的情况。因此，在电力行业新颁布的DL/T438-2009《火力发电厂金属技术监督规程》中明确提出了，P91材料的硬度不得低于180HB的要求。但是在已经运行的P91管道和联箱仍存在大量的低硬度的现象，这给机组的长期稳定运行带来了严重的安全隐患。对低硬度P91蒸汽管道、联箱安全性能进行评价无疑是极其重要的。2P91钢主汽管道硬度偏低归纳P91常见的硬度问题总结起来，可以分以下几类：（1）管道直管外表面硬度分布均匀，但整体偏低；（2）管道直管外表面硬度分布不均匀，局部硬度偏低；（3）管道弯头硬度分布不均匀，背弧面硬度低，内弧以及弯头上的直管段硬度正常；（4）管道由外壁至内壁硬度分布不均匀，外壁一定范围内硬度较低，而内壁正常；（5）管道由外壁至内壁硬度整体偏低。例如，某电厂2MS-9组件弯管标高为23.6米，规格为Di368.3×41mm。检验方案及标记方法为：沿着介质流向依次环向做硬度检验，每环以英文字母A起标记，每两环之间的间距约为0.5m。每环的周圈取八点，两点之间角度间隔约45°，迎向介质观察从弯管背弧起以①标记，按逆时针依次类推标记为②~⑧，具体检验位置如图1所示。该弯管在背弧长约2米，夹角约为90°（即②和⑧两个位置间夹角）的范围内硬度值较低，在130HB～160HB之间，最低的区域(C①附近)达到138HB，外表面硬度分布明显不均匀，低硬度主要分布在背弧面。如将管道沿径向展开，其具体硬度分布如图2所示，硬度低区域的显微组织如图3所示。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---13#焊口12#焊口A-A截面（检验位置示意图）①②③④⑤⑦⑧⑥2MS-9弯管MEABCDEAAMEMEG①硬度值偏低区域F图12MS-9组件弯管检验示意图硬度分布图120140160180200ABCDEFG检测位置硬度值（HB）①②③④⑤⑥⑦⑧图22MS-9组件弯管硬度分布图3硬度异常位置的金相组织同样的情况可在许多电厂可见。某电厂主蒸汽管道90°弯头，材质为P91,在服役后的检修过程中，发现弯头硬度分布不均匀，背弧面局部硬度低，在140HB～160HB之间，低硬度位置金相组织异常，出现铁素体，且马氏体位相明显消失，而弯头两端直段以及内弧面硬度正常。另某电厂美国产A335P91管道，规格ID368×42mm，在对管道端面处检验中发现管道内外壁硬度分布不均匀，距外表面20mm范围内硬度值偏低，在160HB～170HB之间，其他部位硬度值为180HB～200HB。3测试方法和特点在对管道和联箱的研究和现场检验中，常用的试验方法有三种：一是用里氏硬度计对部件进行现场测试，二是用锤击式硬度计对部件进行现场测试，三是对部件进行解剖，在实验室中用台式布式硬度进行测试。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---布氏硬度是在一定的检测力作用下，压力与试样...