超超临界机组四大管道工厂化配制过程的常见质量问题及控制对策探索

超超临界机组四大管道工厂化配制过程的常见质量问题

及控制对策探索

张仲理

咸阳712000）（西北电力建设第三工程有限公司，

摘要：文章首先简要阐述了工厂化配制的主要优点，随后对超超临界机组四大管道工厂化配制过程中常见的质量问题进行分

析，在此基础上提出超超临界机组四大管道工厂化配制的质量控制对策。期望通过本文的研究能够对超超临界机组四大管道整体质

量的提升有所帮助。

关键词：超超临界机组；四大管道；工厂化配制；质量问题

0引言

超超临界机组作为火电厂生产中不可或缺的重要组成部分，它的运行稳定与否关系重大。现阶段，国内大部分火电厂在超超临界机组项目的建设中，四大管道采用的都是工厂化配制，这种配制方式的优点较多，如可大幅度缩短工期、减轻工作量、降低施工难度、提高经济效益等等。然而，由于受到一些因素影响，使得四大管道工厂化配制过程中，会出现一些质量问题，从而影响了管道的安全、稳定运行，为防止此类问题的发生，有必要采取合理可行的控制对策。借此，本文就超超临界机组四大管道工厂化配制过程中的常见质量问题及控制对策展开探索。

1工厂化配制的主要优点

四大管道工厂化配制具备明显优势，主要体现在以下方面：一是工期短，由制造厂商完成现场安装部分工作，可缩短整个项目的工期；二是现场施工难度低。将预制的管段直接运送到施工现场，施工人员只要安装各个管段即可，而不需要再进行大量的焊接、热处理、切割等施工，可大幅度减少工作量。管段预制需使用大型设备进行安装，而实施工程化配制能够避免施工现场对大型设备的调用，使施工更加简便；三是优选管材。四大管道所选用的大部分管材是昂贵的进口管材，在对四大管道实施工厂化配制的情况下，由于制造厂商拥有专业技术团队，能够对管系进行优化计算，并优选进口管材，可在保证管材预制质量的同时，节省管材用量，降低管材预制成本，实现良好的经济效益。

2超超临界机组四大管道工厂化配制过程中常见的

质量问题分析

四大管道是超超临界机组的重要组成部分之一，它们

的质量优劣关系重大。目前，超超临界机组的四大管道建

设一般采用的都是工厂化配制方案，但在具体的配制过程

中，却常常出现各种质量问题，具体体现在如下几个方面：

2.1配管设计质量问题

在超超临界机组中，四大管道作为主体关系，其运行

的安全性、稳定性、可靠性尤为重要。在四大管道工厂化配

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作者简介：张仲理（1965-），男，陕西咸阳人，毕业于长春电力学

校，后续西安电子科技大学，研究方向为管道的弯制、工程化配制加工。

制过程中，配管设计作为施工的指导依据，它的质量优劣直接关系到四大管道的整体质量。然而，由于各种因素的影响，使得四大管道在配管设计中常常会出现各类误差问题，从而导致管道的安装质量下降，这极不利于管道的正常运行。工厂化配制中，管道设计误差的主要来源如下：一是计算误差，具体包括水管管道空管工况下的计算缺失、弹簧支吊架管部自重、计算过程的简化等；二是材料制造误差，具体包括管壁厚度偏差、管件加工偏差、保护材料容重偏差等；三是安装误差，具体包括支吊架间距及标高误差、弹簧整定误差、接口位置偏差等等。此外，四大管道的管系模型相对比较复杂，模型中原本被忽略的一些因素会对管系盈利及各种工下的支吊架荷载设计产生影响。

上述情况的产生，将会引起四大管道运行误差，计算中误差很难通过安装质量的提升予以消除，故此，必须在配管设计中最大限度地减少误差，通过提高设计质量来保证安装质量。

2.2管材质量问题

①表面问题。在四大管道的制造和运输过程中，常会出现裂纹、机械损伤、凹坑等问题，这些问题会严重降低管道质量。其中，凹坑问题属于管道的体积型缺陷，其危害程度较大。通过有限元模拟分析，凹坑底部集中着管道的最大应力，这种应力分布情况会降低管道承载能力，在管道长期投入使用的状态下，易引起管道破裂，造成管道的泄露。

②尺寸问题。钢管和管件的尺寸对四大管道配管质量会产生直接影响，所以必须保证各项尺寸与设计要求相符。但是，钢管和管件的尺寸经常出现问题，如钢管长度、

壁厚、圆度、弯曲度与设计要求不符，或管件流通面积与设

计标准不符等问题。

③金相组织问题。成分、性能、组织是构成管道和管件

材料的三大要素，若想保证材料的使用性能，就必须要有

合格的金相组织。通过检查发生，四大管道常用的P91、

P92、P122钢中易出现δ-铁素体（如图1所示），这种元素

会对管道本身的冲击韧性带来严重影响，进而降低管道

质量。

④硬度问题。管道的强度与硬度之间存在着必然联系，

在检验管道整体力学性能是否符合设计标准时，经常借助检验管道硬度的方式进行判断，这种检验方式可以免·54·图1含有5%-铁素体的金相显微组织

受设备、试验条件的限制。在四大管道中，

通过监检发现直管段与管件易产生局部硬度异常问题。如，经过检验发现P91钢的热压弯头存在着硬度分布不均匀的问题，局部硬度过高；WB36合金管的异径三通硬度偏低，最低硬度值为164。从现行的相关标准来看，虽然对钢管硬度的限值规定涵盖P91、P92、P122、E911等主要钢管，但是限值规定仅局限于上限值范围，而不涉及下限值。

2.3焊接质量问题

焊接是四大管道配制的关键工艺，但是在焊接过程中，常见以下影响管道配管质量的问题：

①引弧灼伤。产生这一问题的原因在于焊接工作操作不规范，在管材表面直接引弧，而没有按照相关工艺要求使用引弧板对管材间接引弧，导致管道表面被灼伤，严重破坏管道原本的性能，降低了管道质量。

②焊缝硬度异常。在四大管道配管时，因焊接技术不到位，未能有效控制焊缝硬度，常出现焊缝硬度过高或过低的情况。若硬度过高，则会大幅度增加焊接接头催化的可能性，降低接缝处的韧性。若硬度过低，则会明显降低焊缝在持久高温情况下的强度。

③焊接工艺缺陷。在焊接过程中，因焊接施工质量控制不到位，经常出现焊缝处有气孔、裂纹、焊瘤、残渣、错口、咬边等问题。其中，咬边是焊接电流过大、电弧过长、焊接速度过快、焊角错位等原因造成的。这些焊接工艺缺陷会导致焊接接头性能下降，埋下管道配管施工质量隐患。

④焊接根部未融合。四大管道所采用马氏体高合金耐热钢作为主材，该类型钢的焊接性能较差，若焊接中未注意焊接工艺改良，则会受钢自身特性的影响，出现根部未融合问题，并且产生冷裂纹。

⑤焊接流程不规范。在四大管道配管中，经常会出现焊接未按照工艺流程进行规范操作的情况，如焊前未预热、管材氩弧焊未打底、焊后未热处理等问题，这些问题会严重影响焊接质量，增加配管质量安全隐患。

3超超临界机组四大管道工厂化配制的质量控制对策

3.1配管的质控措施

配管的设计应当遵循规范标准允许、便于安装施工的原则，焊口位置应当尽可能与现场的安装平台靠近，同时

内燃机与配件

还应在安装过程中充分考虑用调整段；所有管系、管件、阀门的位置以及蠕胀测点、放气垫、热工测点、支吊架的位置及形式均应当以设计方提供的正式蓝图为依据进行设计；配管工厂化配制除了要考虑临时接口之外，还应考虑安装现场起吊重量及空间的限制；应当确保主蒸汽、热再热蒸汽管道上所有通过焊接方式连接的部件的材质与管道材质相同，管道两端的破口形式及尺寸则应当符合相关规范标准的固定要求，并按照焊缝两端材料的情况，确定是否需要设置过渡段；当管段上设有蠕变测点时，应当选用该管系实际壁厚最薄的同批钢管，这个管段上严禁开孔，也不得安装支吊架；所有管系的坡度均必须严格按照设计院提供的施工图进行配管设计，在设计过程中，应当合理确定四大管道上所有接管座的位置及方位。配管的具体工艺流程如图2所示。

图2配管工艺流程

3.2管材的质控措施

①所有管材、管件运至施工现场后，均必须由专人对其进行质检验收，管材应有供货商出具的质量合格证书，同时应对其厚度进行测量，看是否与设计要求相符，对于合金材质的管材和管件则应进行光谱、金相组织及硬度检测，确认符合要求后，方可使用；三通、弯头等管件应当由相关鉴定部门鉴定合格后方可使用，存在裂纹、重皮等轻微质量缺陷的管材和管件可通过打磨处理消除缺陷后进行使用，缺陷去除之后管材的实际壁厚不得低于理论计算壁厚，否则不可以在施工中使用。

②在对管道进行安装前，应对其内部进行清理，彻底去除掉锈皮及各种杂物，管道之间进行对接时，管口的垂直度偏差、对接口的平直度以及内外壁的错变量等指标均必须符合国家现行规范标准的规定要求，当管段与焊口边缘的距离在10-15mm以内时，应当进行除污除锈，使其露出金属光泽。

③为防止返工重做的情况发生，与设备、阀门相连接的管子在进行对口前，应当与设备的接口尺寸进行校对，确保其内径尺寸一致。在现场进行打磨处理的坡口若是无法及时进行焊接，则应当在坡口边缘均匀涂抹一层防腐剂，避免生锈，管口则可使用塑料布进行封堵。

3.3焊接质量的控制措施

①焊接作业人员应当对管工配制加工的待焊焊口进行认真检查；接头的形式如图3所示。

图3中的α应当控制在30-35°这一区间范围内；e应当控制在1-3mm；P应控制在1-2mm。施焊前，焊接操作人员应当对坡口位置处的母材与对口尺寸进行全面细致地检查，若是存在尺寸偏差、裂纹等缺陷时，应向有关负责