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本書以超超臨界百萬機組金屬材料為基礎，以金屬監(jiān)督、焊接為主線，以提高機組部件安全可靠性為目標，主要內(nèi)容包括超超臨界機組新型耐熱鋼介紹，P92焊接工藝評定與焊接管理，典型部件焊接、檢驗施工方案，基建、運行、檢修金屬監(jiān)督，典型缺陷與失效案例，高溫高壓管道、鍋爐管在線監(jiān)測與壽命管理，超超臨界機組氧化皮控制與預防措施。本書可作為從事超超臨界機組設備制造、運行、檢修、管理等相關(guān)工作的技術(shù)人員閱讀使用，也可供從事相關(guān)技術(shù)研究工作的技術(shù)人員、管理人員及高校師生借鑒參考。

序隨著國內(nèi)首座超超臨界百萬千瓦電廠華能玉環(huán)電廠２００６年１１月首臺機組投產(chǎn)，我國投產(chǎn)運行的超超臨界機組已具備了一定規(guī)模。為適應我國超超臨界機組的快速發(fā)展，電力行業(yè)及其他相關(guān)電廠設備的制造、安裝、運行、維修等單位及科研院所的技術(shù)人員為此付出了不懈努力和辛勤勞動，并取得了豐碩的成果。本書對超超臨界機組的新型耐熱鋼Ｔ９２／Ｐ９２、Ｔ１２２／Ｐ１２２、Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ、ＨＲ３Ｃ等材料的使用性能、焊接工藝性能（焊接性）、焊接及熱處理工藝、焊接檢驗、施工技術(shù)方案、早期失效、焊接修復、金屬監(jiān)督、狀態(tài)評估與壽命管理等領(lǐng)域開展了深入的實驗研究和工程實踐，獲得大量豐富翔實的案例資料，取得了理論與實踐相結(jié)合的可喜成績。超超臨界機組金屬監(jiān)督與焊接的成果，其中有經(jīng)驗也有教訓，許多資料為第一手資料，具有原創(chuàng)性和先進性，有較強的針對性和實踐可操作性，推動了國內(nèi)相關(guān)行業(yè)標準的更新與進步，可資借鑒。本書可供從事燃煤發(fā)電技術(shù)及從事超超臨界機組設備制造、運行、檢修、管理等相關(guān)工作的技術(shù)人員閱讀使用，也可供從事相關(guān)技術(shù)研究工作的技術(shù)人員、管理人員及高校師生借鑒參考。相信該書的出版對我國超超臨界機組金屬材料及性能評價、焊接、檢驗、失效分析、狀態(tài)評估、壽命管理等工程技術(shù)人員具有重要參考價值，進一步促進超超臨界機組的發(fā)展，為機組的長周期、安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟運行發(fā)揮重要作用。上海交通大學博士導師　單愛黨２０１７年８月前言國家 “８６３”計劃 “百萬千瓦超超臨界發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)”課題研究依托工程，華能玉環(huán)電廠成功建成投產(chǎn)已十年有余，我國電力工業(yè)在超超臨界機組設計、制造、安裝、工程建設管理、調(diào)試、運行維護管理等方面取得了長足的進步，大幅縮短了與世界先進發(fā)電技術(shù)的差距。十年來我國的超超臨界機組數(shù)量和容量均居世界第一，引領(lǐng)了清潔高效燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展。超超臨界、高效超超臨界機組發(fā)展的核心基礎是新型耐熱鋼材料技術(shù)的進步，２０世紀９０年代后期，耐熱材料及其制造工藝水平取得了前所未有的技術(shù)進步，涌現(xiàn)了大量新型９Ｃｒ～１２Ｃｒ系列鐵素體鋼和２０Ｃｒ～２５Ｃｒ系列奧氏體鋼，新型耐熱鋼的研發(fā)推動了更先進和高效的超超臨界機組快速發(fā)展。本書編者在電廠金屬材料、焊接、檢驗、金屬監(jiān)督、失效分析、評估、壽命管理等領(lǐng)域，尤其是針對超超臨界機組，有豐富的實踐經(jīng)驗和專項科研成果積累，全程參與和見證了國內(nèi)超超臨界機組的建設與發(fā)展。本書重點介紹了超超臨界機組新型耐熱鋼等金屬材料的性能、焊接工藝、早期失效典型案例原因分析及預防措施、壽命管理、氧化皮防治等，尤其注重生產(chǎn)實踐的指導性。本書共七章，第一章、第五章由劉鴻國編寫，第二章、第三章由劉鴻國、蔡暉、沈鋼編寫，第四章、第七章由殷尊、蔡暉編寫，第六章由杜保華編寫。全書由劉鴻國統(tǒng)稿，由中國能建浙江火電建設有限公司沈鋼審稿。本書在編輯、出版過程中得到中國電力出版社的大力支持，在本書的編寫過程中還得到了上海交通大學博士導師單愛黨的支持，編者在此一并表示感謝。由于時間和水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請各位讀者批評指正。編者２０１７年８月

序前言第一章　超超臨界機組新型耐熱鋼介紹１　　第一節(jié) 超超臨界機組選材分析１　　　　　　一、高溫受熱面選材分析２　　　　　　二、四大管道選材分析５　　　　　　三、汽輪機高溫高速轉(zhuǎn)動部件用材６　　第二節(jié) 新型耐熱鋼１０　　　　　　一、新型耐熱鋼簡介１０　　　　　　二、新型耐熱鋼國產(chǎn)化１４　　第三節(jié) 高效超超臨界機組選材分析１６　　　　　　一、６１０℃／６２０℃再熱發(fā)電技術(shù) １６　　　　　　二、６５０℃級別超超臨界發(fā)電技術(shù) １７　　　　　　三、７００℃級別先進超超臨界發(fā)電技術(shù) １７第二章　犘９２焊接工藝評定與焊接管理１９　　第一節(jié) 超超臨界機組用新型鋼的焊接１９　　　　　　一、Ｐ９２／Ｐ９１焊接中的裂紋問題１９　　　　　　二、焊接接頭力學性能問題２０　　　　　　三、焊接接頭強度不足問題２１　　　　　　四、焊接材料與工藝的影響２２　　第二節(jié) 新型耐熱鋼Ｔ９２／Ｐ９２焊接工藝２４　　　　　　一、Ｐ９２鋼化學成分及性能特點２４　　　　　　二、Ｐ９２鋼焊接的重點及難點２５　　　　　　三、焊接工藝評定策劃及組織２７　　　　　　四、熱處理工藝３０　　　　　　五、Ｐ９２鋼現(xiàn)場安裝焊接３１　　　　　　六、Ｐ９２鋼安裝過程質(zhì)量控制重點３４　　　　　　七、Ｔ１２２／Ｐ１２２焊接工藝評定３５　　　　　　八、焊后檢驗４０　　第三節(jié) 新型耐熱鋼ＨＲ３Ｃ、Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ鋼焊接工藝４２　　　　　　一、Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ、ＨＲ３Ｃ鋼及其焊接情況４２　　　　　　二、Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ、ＨＲ３Ｃ焊接工藝５２　　第四節(jié) 現(xiàn)場焊接與管理５５　　　　　　一、編制依據(jù) ５５　　　　　　二、焊接工程量及特點５５　　　　　　三、焊接施工組織機構(gòu) ５６　　　　　　四、焊接主要施工方案和重大技術(shù)措施５７　　　　　　五、焊接質(zhì)量管理６０　　　　　　六、焊接安全衛(wèi)生管理６１　　　　　　七、焊接勞動力的準備６２　　　　　　八、焊接能力供應６２　　　　　　九、焊接技術(shù)、質(zhì)量記錄的準備６３　　　　　　十、其他質(zhì)量管理過程６３　　第五節(jié) Ｐ９２管道內(nèi)壁裂紋現(xiàn)場焊接修復６４　　　　　　一、概況６４　　　　　　二、技術(shù)路線６５　　　　　　三、主蒸汽管彎頭裂紋缺陷的挖補６５　　　　　　四、主蒸汽管道２３號焊口的焊接６９第三章　典型部件焊接、檢驗施工方案７１　　第一節(jié) 汽缸拼缸焊接方案７１　　　　　　一、拼裝及焊接要求７１　　　　　　二、低壓外下缸的拼裝和焊接工藝７２　　　　　　三、低壓外下缸與凝汽器焊接７３　　　　　　四、低壓外上缸的拼裝和焊接工藝７４　　　　　　五、施工工藝７５　　第二節(jié)　主蒸汽等大管道焊接方案７６　　　　　　一、焊接操作工藝流程７７　　　　　　二、焊接操作工藝描述７７　　　　　　三、焊接及熱處理返工工藝８１　　　　　　四、焊接質(zhì)量控制及質(zhì)量要求８２　　第三節(jié) 受熱面焊接施工方案８３　　　　　　一、焊接方法８３　　　　　　二、焊接力能配備方案８３　　　　　　三、焊前預熱技術(shù)方案８３　　　　　　四、焊接工藝８４　　　　　　五、熱處理技術(shù)方案８５　　　　　　六、焊后檢驗方案８５　　　　　　七、返修處理方案８５　　　　　　八、質(zhì)量驗收標準８５　　　　　　九、質(zhì)量保證措施８６　　第四節(jié) 超超臨界塔式鍋爐Ｔ２３水冷壁８７　　　　　　一、作業(yè)程序、方法和內(nèi)容８７　　　　　　二、特殊結(jié)構(gòu)安裝焊縫焊接順序推薦８８　　　　　　三、作業(yè)結(jié)果的檢查驗收和達到的標準要求８９　　第五節(jié) 射線作業(yè)方案９０　　　　　　一、射線檢驗范圍９０　　　　　　二、檢測人員和設備９１　　　　　　三、檢測流程９１第四章　基建、運行、檢修金屬監(jiān)督９９　　第一節(jié) 基建監(jiān)督項目策劃與管理９９　　　　　　一、金屬監(jiān)督的依據(jù) ９９　　　　　　二、金屬監(jiān)督的范圍１００　　　　　　三、超超臨界機組新鋼種管理１１４　　　　　　四、安裝前后的檢查１１９　　　　　　五、不合格品的處置１１９　　第二節(jié) 基建階段突出問題與監(jiān)督重點１２０　　　　　　一、基建階段突出問題及金屬監(jiān)督重點１２０　　　　　　二、優(yōu)化用材，把好設計、制造選材關(guān) １２０　　　　　　三、抓好設備監(jiān)造，確保設備制造水平１２０　　　　　　四、做好入場驗收，控制安裝過程質(zhì)量１２１　　第三節(jié) 運行階段突出問題與監(jiān)督重點１２２　　　　　　一、金屬技術(shù)監(jiān)督概述１２２　　　　　　二、基層單位金屬技術(shù)監(jiān)督管理模式１２３　　　　　　三、技術(shù)監(jiān)督１２３　　　　　　四、金屬在高溫長期運行過程中的變化１３１　　第四節(jié) 檢修階段突出問題與監(jiān)督重點１３９　　　　　　一、四氧化三鐵的析出１３９　　　　　　二、水冷壁管子和鰭片的開裂１４０　　　　　　三、高溫腐蝕１４１　　　　　　四、水冷壁及尾部煙道吹損１４１　　　　　　五、主蒸汽、熱段管道接管座焊縫１４２　　　　　　六、鍋爐防磨防爆檢查１４２　　　　　　七、檢修監(jiān)督項目策劃與管理１４４　　第五節(jié) 火力發(fā)電廠金屬事故分析１４５　　　　　　一、鍋爐爆管分析１４５　　　　　　二、汽輪機葉片損壞與防止措施１５０　　　　　　三、汽輪機轉(zhuǎn)子事故與處理１５１　　　　　　四、汽輪機汽缸的開裂問題１５３　　　　　　五、螺栓的斷裂與防止１５３第五章　典型缺陷與失效案例１５５　　第一節(jié) Ｔ９２／Ｐ９２、Ｔ１２２／Ｐ１２２許用應力下降１５５　　第二節(jié) 新型耐熱鋼Ｔ９１／Ｐ９１、Ｔ９２／Ｐ９２、Ｔ１２２／Ｐ１２２材質(zhì)不合格１５８　　　　　　一、Ｐ９１熱段管道（及彎頭）硬度不合格１５８　　　　　　二、Ｐ１２２聯(lián)箱鐵素體含量超標１５８　　第三節(jié) 新型耐熱鋼的運行失效案例１６０　　　　　　一、Ｐ９２焊縫開裂１６０　　　　　　二、新型鋼Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ、ＨＲ３Ｃ爆管１６１　　　　　　三、聯(lián)箱廠家焊縫裂紋缺陷１６２　　第四節(jié) 新型耐熱鋼Ｔ２３早期失效１６４　　第五節(jié) 異種鋼焊縫早期失效１６４　　　　　　一、過熱器Ｔ２２／ＴＰ３４７Ｈ焊縫開裂１６４　　　　　　二、再熱器Ｔ９２／ＨＲ３Ｃ焊縫開裂１６５　　　　　　三、聯(lián)箱下連接管焊縫開裂１６５第六章　高溫高壓管道、鍋爐管在線監(jiān)測與壽命管理１６６　　第一節(jié) 高溫高壓管道的在線監(jiān)測與壽命管理１６６　　第二節(jié) 模型簡介１６７　　　　　　一、應力計算１６７　　　　　　二、剩余壽命計算１６９　　第三節(jié) 系統(tǒng)架構(gòu) １７０　　　　　　一、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務程序１７１　　　　　　二、數(shù)據(jù)庫１７１　　　　　　三、實時性能分析服務程序１７１　　　　　　四、Ｗｅｂ發(fā)布１７１　　第四節(jié) 高溫管道壽命管理系統(tǒng)功能１７１　　　　　　一、狀態(tài)在線監(jiān)測及評估１７１　　　　　　二、設備信息管理１７１　　　　　　三、運行歷史查詢１７３　　　　　　四、測點超溫超壓統(tǒng)計１７３　　　　　　五、高溫管道在線監(jiān)測與壽命管理工作實施１７５　　第五節(jié) 鍋爐管在線監(jiān)測與壽命管理１７６　　　　　　一、基本概念１７６　　　　　　二、模型簡介１７７　　　　　　三、應力計算１７８　　　　　　四、壽命評估１７８　　　　　　五、氧化皮生長模型１７８　　　　　　六、系統(tǒng)架構(gòu) １７９　　　　　　七、鍋爐管壽命管理系統(tǒng)功能１７９　　　　　　八、鍋爐管在線監(jiān)測與壽命管理工作實施１８９第七章　超超臨界機組氧化皮控制與預防措施１９１　　第一節(jié) 超超臨界氧化皮的剝落１９１　　　　　　一、氧化膜生長速度的一般規(guī)律１９２　　　　　　二、氧化皮測量和數(shù)據(jù)處理方法１９２　　　　　　三、蒸汽氧化速率突變的原因分析１９３　　　　　　四、蒸汽氧化臨界溫度的影響因素１９６　　第二節(jié) 氧化皮的形成影響因素１９６　　　　　　一、氧化皮剝落物的宏觀形貌特征１９６　　　　　　二、氧化皮的微觀結(jié)構(gòu)和形貌特征１９７　　　　　　三、氧化皮的成分、含量和合金元素分布規(guī)律１９７　　　　　　四、原生氧化皮剝落后的殘留氧化物生長規(guī)律１９８　　　　　　五、高溫蒸汽氧化機理１９９　　　　　　六、合金元素Ｃｒ?qū)Ω邷卣羝趸瘜拥挠绊?１９９　　　　　　七、噴丸對氧化皮形成的影響２００　　第三節(jié) 氧化皮的防治措施２０２　　　　　　一、選材優(yōu)化２０２　　　　　　二、機組運行控制措施２０３　　　　　　三、氧化皮清理措施２０３　　　　　　四、檢修改造措施２０４　　　　　　五、檢查檢驗措施２０４　　　　　　六、其他措施２０４　　第四節(jié) 氧化皮的檢測方法２０４　　　　　　一、氧化物在鋼管內(nèi)剝離堆積堵塞的形式及風險２０４　　　　　　二、檢測原理、方法、部位及數(shù)量２０５　　　　　　三、檢測結(jié)果分析２０６　　　　　　四、結(jié)論及建議２０９參考文獻２１２

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