GIS殼體焊縫質(zhì)量問題分析與對(duì)策

張 杰，俞培祥，王炯耿，毛水強(qiáng)，吳良建

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；3.國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

GIS殼體焊縫質(zhì)量問題分析與對(duì)策

張 杰1，俞培祥2，王炯耿1，毛水強(qiáng)3，吳良建3

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.國網(wǎng)浙江省電力公司，杭州 310007；3.國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江 金華 321017）

對(duì)近年來浙江省電力系統(tǒng)金屬監(jiān)督中發(fā)現(xiàn)的GIS殼體焊縫制造的主要缺陷進(jìn)行總結(jié)，介紹了這些缺陷對(duì)設(shè)備運(yùn)行的危害，并從管理和技術(shù)兩方面分析了產(chǎn)生這些缺陷的原因，在此基礎(chǔ)上提出了提高GIS設(shè)備焊縫質(zhì)量的相應(yīng)對(duì)策。

GIS；殼體；焊縫質(zhì)量；缺陷；對(duì)策

1 GIS設(shè)備殼體焊縫缺陷基本情況

根據(jù)浙江省電力系統(tǒng)近年來金屬技術(shù)監(jiān)督情況，發(fā)現(xiàn)GIS設(shè)備殼體焊縫缺陷問題較為突出。2012—2014年，隨著基建階段GIS設(shè)備殼體焊縫質(zhì)量抽檢范圍逐漸擴(kuò)大，以及先進(jìn)檢測手段的引入，提高了檢測效率，檢查發(fā)現(xiàn)的GIS設(shè)備殼體焊縫缺陷數(shù)量亦呈上升趨勢。2012年發(fā)現(xiàn)存在超標(biāo)缺陷的焊縫9條，2013年達(dá)23條，2014年這一指標(biāo)增至162條。缺陷的類型主要為裂紋、未融合及未焊透；缺陷GIS設(shè)備電壓等級(jí)包括1 000 kV，500 kV，220 kV和110 kV；幾乎涉及了所有的GIS制造廠家。

裂紋、未融合和未焊透，這3類缺陷均為線性缺陷。雖然制造廠在出廠前進(jìn)行過水壓或氣壓試驗(yàn)，但只能檢測出已經(jīng)穿透或即將穿透的缺陷，對(duì)于內(nèi)部潛在的危險(xiǎn)性缺陷不一定能檢測到。在電力行業(yè)中，這3種缺陷因危害大而均被列為不可接受缺陷。裂紋是金屬材料所有缺陷中危害最大的，裂紋的出現(xiàn)和擴(kuò)展會(huì)使材料的機(jī)械性能明顯變差。未焊透和未融合造成的危害是：明顯減小焊縫的有效承載面積，使接頭強(qiáng)度下降；造成應(yīng)力集中，可能成為裂紋源。這些缺陷若未被檢出，GIS罐體經(jīng)過若干年運(yùn)行將很可能泄漏，對(duì)電網(wǎng)造成重大危害。

2 GIS設(shè)備殼體焊縫缺陷原因分析

對(duì)部分GIS殼體制造廠商進(jìn)行調(diào)研及分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)生GIS設(shè)備產(chǎn)生焊縫缺陷的原因可以歸結(jié)為管理和技術(shù)2個(gè)方面。

2.1 管理存在漏洞

部分制造廠未厘清GIS設(shè)備殼體生產(chǎn)時(shí)應(yīng)該執(zhí)行的制造標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也存在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的理解錯(cuò)謬、誤區(qū)。GIS設(shè)備殼體生產(chǎn)應(yīng)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）GIS設(shè)備殼體生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)取得國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局核發(fā)的《中華人民共和國特種設(shè)備制造許可證》，才有資格從事GIS設(shè)備殼體的合法生產(chǎn)。

2003年3月11日，中華人民共和國國務(wù)院令第373號(hào)公布《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》[1]，規(guī)定特種設(shè)備的生產(chǎn)（含設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、維修）、使用、檢驗(yàn)檢測及其監(jiān)督檢查，應(yīng)當(dāng)遵守本條例。特種設(shè)備生產(chǎn)單位，應(yīng)當(dāng)依照本條例規(guī)定以及國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門（即國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局下屬的特種設(shè)備安全監(jiān)察局）制訂并公布的安全技術(shù)規(guī)范的要求，進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)。在國家檢驗(yàn)檢疫總局于2009年8月31日頒布的TSG-R0004-2009《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》[2]（以下簡稱《固容規(guī)》）中，規(guī)定電力行業(yè)專用的全封閉式組合電器（如電容壓力容器）應(yīng)滿足本規(guī)程總則、設(shè)計(jì)、制造要求。壓力容器的設(shè)計(jì)、制造（含現(xiàn)場組焊，下同）、安裝、改造、維修、檢驗(yàn)檢測，均應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行本規(guī)程的規(guī)定。

（2）根據(jù)《固容規(guī)》第3.16條規(guī)定，壓力容器設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)根據(jù)本規(guī)程、本規(guī)程的引用標(biāo)準(zhǔn)和JB/T 4730《承壓設(shè)備無損檢測》的要求在設(shè)計(jì)圖樣上規(guī)定所選擇的無損檢測方法、比例、質(zhì)量要求及其合格級(jí)別。其中，《固容規(guī)》的引用標(biāo)準(zhǔn)包括：GB 150《鋼制壓力容器》、JB 4732《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、JB/T 4734《鋁制壓力容器》。在第4.5.2條中規(guī)定，壓力容器制造單位或無損檢測機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣和JB/T 4730《承壓設(shè)備無損檢測》要求制定壓力容器的無損檢測工藝。

另外，GB/T 28819-2012《充氣高壓開關(guān)設(shè)備用鋁合金殼體》、DL/T 617-2010《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)條件》等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)GIS設(shè)備的檢測也有規(guī)定。如GB/T 28819-2012《充氣高壓開關(guān)設(shè)備用鋁合金殼體》第7.4.1.2條規(guī)定：包括對(duì)接焊接的鍛造支管在內(nèi)的所有完全熔透對(duì)接焊縫長度的至少10%都應(yīng)由射線方法或超聲波來檢測。DL/T 617-2010《氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)條件》第8.8條規(guī)定：所有的金屬焊縫均應(yīng)進(jìn)行X射線探傷，對(duì)無法實(shí)現(xiàn)的部位，可用超聲波和熒光著色方法探傷?？梢钥闯?，國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定與前面所提及的法律、法規(guī)相關(guān)要求并沒有任何沖突，均應(yīng)執(zhí)行。

而據(jù)了解和現(xiàn)場調(diào)研，GIS殼體制造廠并未嚴(yán)格執(zhí)行上述法律法規(guī)，多數(shù)廠家自行規(guī)定焊縫檢測方法和檢測比例，且未嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝，圖紙要求焊透的焊縫實(shí)際并未焊透。無損檢測工藝的執(zhí)行也大打折扣，應(yīng)100%射線檢測的部分實(shí)際執(zhí)行中抽檢率不到20%，C類、D類焊縫未進(jìn)行無損檢測的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

綜上所述，《固容規(guī)》是特種設(shè)備中壓力容器管理法規(guī)兼指導(dǎo)性文件，GIS設(shè)備殼體的設(shè)計(jì)、制造等應(yīng)嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行。按照該規(guī)程要求，GIS設(shè)備殼體的A類、B類對(duì)接接頭應(yīng)全部進(jìn)行無損檢測，檢測方法采用射線檢測或者超聲檢測。企業(yè)從事GIS設(shè)備殼體設(shè)計(jì)、制造時(shí)應(yīng)執(zhí)行GB 150《鋼制壓力容器》、JB 4732《鋼制壓力容器-分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、JB/T 4734《鋁制壓力容器》等標(biāo)準(zhǔn)，無損檢測應(yīng)執(zhí)行JB/T 4730《承壓設(shè)備無損檢測》。因制造廠未嚴(yán)格執(zhí)行上述法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，管理上存在漏洞，產(chǎn)品未按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行生產(chǎn)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求。

2.2 技術(shù)水平欠缺

在金屬監(jiān)督過程中，發(fā)現(xiàn)部分廠家焊接工藝條件和無損檢測工藝水平達(dá)不到要求，導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生的原因如下：

（1）縱縫開X型坡口時(shí)，坡口角度過大，造成X射線檢測存在困難。

（2）焊接時(shí)未及時(shí)進(jìn)行清根，導(dǎo)致縱縫X型坡口處易造成缺陷。

（3）廠內(nèi)的工業(yè)電視儀器老化，分辨率和靈敏度較低，灰霧度較大，難以清晰地辨別缺陷。

（4）在進(jìn)行無損探傷時(shí)，未能正確運(yùn)用超聲探傷和X射線探傷相結(jié)合的方法。對(duì)一些適合使用超聲探傷的缺陷，依然使用X射線和著色探傷相結(jié)合的方法，導(dǎo)致缺陷的檢出率較低。

另外，針對(duì)根部未焊透和未融合發(fā)生率高的情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致這一情況的原因主要是焊縫根部在進(jìn)行最后一道重熔之前未進(jìn)行打磨清根，沿焊道出現(xiàn)寬窄不等的間隙，導(dǎo)致熔滴在未全部流入間隙之前就已凝結(jié)，造成未熔合。

3 對(duì)策與建議

針對(duì)目前金屬監(jiān)督工作中發(fā)現(xiàn)的GIS設(shè)備焊縫質(zhì)量問題，提出以下對(duì)策和建議，以期加強(qiáng)對(duì)制造廠的監(jiān)督，從而提高設(shè)備制造質(zhì)量。

（1）將GIS設(shè)備殼體焊縫質(zhì)量的檢測逐步納入金屬技術(shù)監(jiān)督檢測的常態(tài)化檢測項(xiàng)目。

（2）嚴(yán)格執(zhí)行金屬監(jiān)督管理制度，對(duì)已發(fā)現(xiàn)有超標(biāo)缺陷的GIS設(shè)備，全部由制造廠家盡快進(jìn)行消缺處理，并經(jīng)有資質(zhì)的無損檢測人員復(fù)測合格后方允許進(jìn)行安裝。

（3）督促各GIS設(shè)備制造廠家加強(qiáng)企業(yè)生產(chǎn)管理，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)法律法規(guī)，按照相關(guān)要求進(jìn)行GIS殼體的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，尤其要對(duì)焊接工藝的執(zhí)行情況、檢測手段的有效性等嚴(yán)格要求，務(wù)必使GIS設(shè)備殼體質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

[1]特種設(shè)備安全監(jiān)察條例[M]．北京：中國法制出版社，2009．

[2]TSG－R0004－2009固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程[S]．北京：新華出版社，2009．

[3]GB/T 28819－2012充氣高壓開關(guān)設(shè)備用鋁合金殼體[S]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012．

[4]DL/T 617－2010氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備技術(shù)條件[S]北京：中國電力出版社，2010．

（本文編輯：徐 晗）

Analysis and Countermeasures of GIS Tank Welding Quality Problems

ZHANG Jie1，YU Peixiang2，WANG Jionggeng1，MAO Shuiqiang3，WU Liangjian3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；3.State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321017，China）

The paper summarizes GIS tank welding defects discovered in metal supervision of Zhejiang electric power system in recent years and analyzes harm of the defects to equipment operation.In addition，the paper analyzes the causes of the defects in terms of management and technology and proposes corresponding measures to improve welding quality of GIS devices.

GIS；tank；welding quality；defects；countermeasure

TM405

B

1007-1881（2015）04-0033-02

2014-10-22

張 杰（1980），男，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)設(shè)備材料檢驗(yàn)、試驗(yàn)及研究工作。