Page 64 - 理化检验-物理分册2025年第三期
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闫敬明：火电机组基建期锅炉金属部件检验典型问题
7根规格为560 mm×30 mm的中压导汽管进行硬度 原因，现场对导汽管硬度偏低点的位置进行了金相检
测试，材料均为10Cr9Mo1VNbN钢。 发现7根高导管、 验，同样发现显微组织均为非正常回火马氏体，铁素
1根中导管存在局部母材硬度低于标准要求的问题， 体含量超标，且硬度低的部位均位于形变量较大的弯
硬度测试结果如表2 所示。按照标准DL/T 438— 管外弧面两侧肩部位置，存在的残余应力也较大，即
2016要求，材料为10Cr9Mo1VNbN钢的管件母材硬 较大的残余应力作为驱动力，在过高回火温度和过长
度应为180~250 HB，现场测试硬度为139~174 HB， 回火时间的促进下，材料发生马氏体向铁素体转变
最低硬度为139 HB，严重低于标准要求。现场对每 的再结晶。软化后材料的抗拉强度和持久强度明显
根管件进行网格式（100 mm×100 mm）硬度测试， 降低，文献[16]中给出硬度为160 HBW的P91钢室温
发现管件硬度偏低点大部分位于弯头外弧面的两侧 力学性能下降，其中屈服强度为282.5 MPa，远低于标
肩部（见图8） ，因此对新建机组管件进行硬度测试时， 准规定值（不小于415 MPa）。高温持久强度比标准
弯管外弧面两侧肩部位置为重点检测位置。要求管 推荐值下降近50%，其安全性不能满足安全运行的
件制造厂对硬度低于标准要求的所有管件返厂，重 要求，标准DL/T 438—2016中规定P91钢管的硬度
新进行“正火+回火” 恢复热处理，硬度复检合格。 为180 HB，是材料的最低要求，任何低于180 HB的
表2 10Cr9Mo1VNbN钢导汽管硬度检测结果 HB P91钢管将会给机组后期运行带来安全隐患。
4.3 主汽出口连接管焊缝硬度偏高
标准要求
机组编号 名称 材料 布氏硬度
硬度 对主汽出口连接管焊缝进行硬度测试，管道材料为
高压导汽管 10Cr9Mo1VNbN钢 139 P92钢，规格为470 mm×95 mm。测试发现标高70 m
1号
中压导汽管 10Cr9Mo1VNbN钢 150 炉左侧主汽出口连接管焊缝正上方30 mm×10 mm
10Cr9Mo1VNbN钢 173 （长度×宽度）范围内硬度高于DL/T 438—2016标
10Cr9Mo1VNbN钢 169 准规定上限（硬度平均值为350 HB），DL/T 438—
180~250
10Cr9Mo1VNbN钢 172 2016 附录C规定P92 钢焊缝硬度为 185~270 HB。
2号 高压导汽管
10Cr9Mo1VNbN钢 168 DL/T 438—2016中规定：若焊缝硬度高于规定值，可
10Cr9Mo1VNbN钢 155 再次进行回火，重新回火不宜超过3次。因此，现场
10Cr9Mo1VNbN钢 174 对焊缝重新进行1次回火热处理，该焊缝仅正上方局
部硬度高，在回火热处理过程中要特别注意热电偶的
布置、保温温度和时间以及测温点的控制，以防止回
火温度过高、时间过长导致焊缝（硬度正常部位）和
靠近焊缝两侧的母材硬度低于标准规定。
现场对焊缝硬度高的部位进行研磨抛光，并用
盐酸三氯化铁溶液腐蚀，可见明显的熔合线痕迹
（见图9），怀疑是安装单位对焊缝进行了补焊，补焊
图 8 管件硬度偏低点位置示意 后未进行回火热处理导致的。焊缝中存在未回火的
相关文献 [15] 对P91钢硬度偏低的问题进行了分 脆硬马氏体，会使该处发生应力集中。后期电厂运
析，得出P91钢管硬度偏低的主要原因是P91钢在制 行过程中，在机组启停以及深度调峰产生的交变应
造加工过程中热处理工艺控制不当，过高的回火温 力作用下，极易在补焊区域的熔合线部位开裂。因
度使P91钢形成铁素体、奥氏体及其碳化物的两相 此，在现场硬度测试时，在焊缝、钢管母材、弯头/弯
区，一部分马氏体分解生成铁素体相。在随后的冷 管等管件母材的每个圆周截面上，应至少选择3个部
却中，铁素体相保留，奥氏体转变为马氏体；形变后 位（尽可能在圆周四等分的位置）进行测试，防止材
存在较大残余内应力的弯管或弯头在过高的回火温 料硬度不均匀造成漏检。
度、过长的回火时间促进下，发生马氏体向铁素体转 4.4 低温过热器进口连接管焊缝裂纹
变的再结晶过程；结合P91钢的CCT曲线可知，对 对低温过热器进口连接管焊缝进行磁粉检测，管
于厚壁或尺寸较大的部件，部分位置正火时冷却速 道材料为12Cr1MoVG钢，规格为426 mm×55 mm。
率过慢，导致先共析铁素体析出。 检测发现标高53 m炉右侧低温过热器进口连接管焊
总之，铁素体的产生是导致P91钢软化的重要 缝H正上方偏炉后沿熔合线200 mm范围内存在断
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