浅谈火电厂高温螺栓金属监督

近几年，随着火电机组数量的增加和原有机组的老化，高温螺栓断裂时有发生。1998-1999年，某厂在检修中3次发现螺栓断裂，幸未造成事故。高温螺栓断裂暴露出金属监督中存在的一些问题。
    1 高温螺栓金属监督中存在的问题
    1.1 新螺栓入库前不检验
    新螺栓不经检验便入库，只是在检修更换螺栓时方进行检验，一旦螺栓合格率偏低而使备件不够时就会影响机组检修工期或造成其它经济损失。
    1.2 新螺栓一次检验合格率偏低 主要原因是：
    (1) 有些螺栓生产厂家检验硬度时，采用洛氏硬度计检验，再将洛氏硬度转换成布氏硬度，而电厂使用布氏硬度计检验。由于检验方法不同，最终是制造厂家检验合格的螺栓可能在电厂检验不合格。
    (2) 高温螺栓制造厂对螺栓检验项目、检验比例不够：有的制造厂不检验螺栓金相，有的厂家对螺栓硬度不逐根检验，对20Cr1Mo1VNbTiB钢螺栓，有的厂家不进行晶粒级别评定。
    (3) 高温螺栓制造厂与电厂对螺栓检验所执行的标准不同，这是造成高温螺栓一次合格率偏低的根本原因。例如，对汽轮机所用的高温螺栓，电厂按DL439-91《火力发电厂高温紧固技术导则》对其进行逐根检验，制造厂按ZBK54 023-88《汽轮机主要零件理化检验》或厂标等标准进行检验。这就造成了制造厂检验合格的螺栓在电厂复检时可能不合格。如DL439-91比ZBK54 023-88对硬度要求更严格。
    1.3 电厂不能严格执行DL439-91标准
    电厂对高温螺栓应按DL439-91检验，但有些电厂不能严格执行。例如，DL439-91第3.2条要求“验收时，应先检查包装质量，产品标准规定的标记、数量和产品质量检验单(包括化学成分、低倍和高倍全相组织、机械性能)。”有些螺栓制造厂无产品质量检验单或产品质量检验单不符合要求。而产品质量检验单一般由供应部门保管，电厂金属监督人员无法验收产品质量检验单是否合格。DL439-91第7.4条要求“积累运行时间达5万h，应根据螺栓的原始组织和硬度类型抽查1/3螺栓的金相组织和硬度”。在实际工作中，电厂检验人员对螺栓金相抽查比例一般为10%，达不到上述要求。DL439-91第7.7条要求“在任何情况下，断裂的螺栓都应进行解剖试验和失效分析”，实际工作中，由于电厂检验设备和人员素质限制，只能进行部分试验。
    1.4 对螺栓金相检验，DL439-91的可操作性不强
    对某些钢种，　DL439-91未给出因金相组织而报废的标准。例如，对25Cr2MoV和25Cr2Mo1V钢螺栓，DL439-91第8.4.2条要求螺栓“金相组织有明显的黑色网状奥氏体晶界”应进行更换。对　　20Cr1Mo1VNbTiB钢螺栓，DL439-91只对其晶粒进行了分级，并给出了合格级别，但对其组织变化到何种程度(　例如，组织中析出的碳化物达到何种程度等)螺栓就应报废，未有明确规定。只是说“其它钢号的螺栓，运行后更换的要求也按上述规定”(“上述规定”指25Cr2MoV和25Cr2Mo1V钢螺栓更换规定)。这就造成电厂检验人员对该种钢金相组织缺乏统一判别标准。
    1.5 受现场条件限制DL439-91无法全面执行
    DL439-91第7.4要求及第7.3条规定“大修时，对大于M32的高温螺栓应进行无损探伤”，对于大多数高温螺栓可以按上述规定进行检验，但对高压下缸导汽管螺栓和高压下缸插管螺栓无法按该规定进行检验。这主要是在检修时，高压下缸一般不从基础上吊出，因而高压下缸导汽管螺栓和高压下缸插管螺栓不拆卸，故无法进行检验。
    1.6 冲击试样取样位置不同造成试验结果不一致
    由于螺栓材质淬透性的限制，螺栓横截面上的冲击韧性是随着半径R变化的。螺栓制造厂规定冲击试样从螺栓R/3处取样，但DL439-91中没有规定取样部位，因此取样位置不同必将造成αk值的差异，从而影响到整批螺栓的检验结果。
    1.7 电厂一般只对高温螺栓进行光谱分析
    光谱分析最多只能对部分元素做到半定量，这就不能保证螺栓的化学成份符合要求。例如，兴泰公司6号机大修中，在拆卸中压缸螺栓时，断裂一根规格为Ｍ76×4×370、材质为20Cr1Mo1VNbTiB的螺栓。对该螺栓进行化学成份分析结果表明，该螺栓的钒含量与铌含量均低于标准要求，硅含量高于标准要求。钒含量低于要求，弱化了钒对钢的强化作用；铌含量低于要求，有可能使钢的蠕变极限和持久强度达不到预期要求；硅含量过高，降低了钢的韧性和塑性。这也是这次螺栓断裂的原因之一。由此可见，对高温螺栓进行化学分析，很有必要。
    1.8 台帐管理较乱
    高温螺栓金属监督涉及多个部门、多个专业，仅金属试验室就涉及光谱、性能、金相、探伤等专业。部门之间、专业之间有时相互扯皮，从而影响到工作。尤其是高温螺栓台帐，有的电厂虽然有，但管理较混乱，检验后的螺栓不能及时上台帐。
    2 改进高温螺栓监督工作的建议
    2.1 对高温螺栓进行全过程监督 监督过程见图1。 图1 高温螺栓金属监督过程图
    2.2 对高温螺栓实行定点采购
    对供应电厂高温螺栓的生产厂家，金属监督人员应了解其生产过程和质量保证体系，并与其专业人员进行沟通，确保螺栓的生产和检验按DL439-91要求进行，从而提高新螺栓的入厂合格率。兴泰公司金属监督人员曾对供应该厂高温螺栓的2个厂进行了考察，并与对方专业人员进行了沟通，对检验和使用中的问题向厂家进行了通报，明确了双方均按DL439-91对螺栓进行检验。
    2.3 对拆装频繁的螺栓，应缩短检验周期
    例如，对200 MW机组再热热段堵板螺栓，由于每次二次汽打水压时都要拆装，按DL439-91第8.2.1条规定，紧固1次引起的当量运行时间为15 000 h。因此，对该类螺栓，其检验周期应严于DL439-91要求。
    2.4 及时向上级反映金属监督中发现的重大问题
    对DL439-91中表述不明确的内容和高温螺栓金属监督中发现的重大问题，要及时向上级金属监督部门反映。在高温螺栓金属监督中，对拿不准的问题，要从严掌握，确保万无一失。例如，对冲击试样，应保证缺口位置在与螺母啮合的第一个螺纹牙底处，且从螺栓1/3半径处取样。对于1.5中提及的应检而无法检验的螺栓，要积极与设备单位协调，并争取领导的支持，按时进行检验。对新螺栓，有条件的电厂应使用直读光谱仪进行检验，或抽样进行化学分析。
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