GIS壳体焊缝质量问题分析与对策

张 杰，俞培祥，王炯耿，毛水强，吴良建

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014；2.国网浙江省电力公司，杭州 310007；3.国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江 金华 321017）

GIS壳体焊缝质量问题分析与对策

张 杰1，俞培祥2，王炯耿1，毛水强3，吴良建3

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州 310014；2.国网浙江省电力公司，杭州 310007；3.国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江 金华 321017）

对近年来浙江省电力系统金属监督中发现的GIS壳体焊缝制造的主要缺陷进行总结，介绍了这些缺陷对设备运行的危害，并从管理和技术两方面分析了产生这些缺陷的原因，在此基础上提出了提高GIS设备焊缝质量的相应对策。

GIS；壳体；焊缝质量；缺陷；对策

1 GIS设备壳体焊缝缺陷基本情况

根据浙江省电力系统近年来金属技术监督情况，发现GIS设备壳体焊缝缺陷问题较为突出。2012—2014年，随着基建阶段GIS设备壳体焊缝质量抽检范围逐渐扩大，以及先进检测手段的引入，提高了检测效率，检查发现的GIS设备壳体焊缝缺陷数量亦呈上升趋势。2012年发现存在超标缺陷的焊缝9条，2013年达23条，2014年这一指标增至162条。缺陷的类型主要为裂纹、未融合及未焊透；缺陷GIS设备电压等级包括1 000 kV，500 kV，220 kV和110 kV；几乎涉及了所有的GIS制造厂家。

裂纹、未融合和未焊透，这3类缺陷均为线性缺陷。虽然制造厂在出厂前进行过水压或气压试验，但只能检测出已经穿透或即将穿透的缺陷，对于内部潜在的危险性缺陷不一定能检测到。在电力行业中，这3种缺陷因危害大而均被列为不可接受缺陷。裂纹是金属材料所有缺陷中危害最大的，裂纹的出现和扩展会使材料的机械性能明显变差。未焊透和未融合造成的危害是：明显减小焊缝的有效承载面积，使接头强度下降；造成应力集中，可能成为裂纹源。这些缺陷若未被检出，GIS罐体经过若干年运行将很可能泄漏，对电网造成重大危害。

2 GIS设备壳体焊缝缺陷原因分析

对部分GIS壳体制造厂商进行调研及分析，发现发生GIS设备产生焊缝缺陷的原因可以归结为管理和技术2个方面。

2.1 管理存在漏洞

部分制造厂未厘清GIS设备壳体生产时应该执行的制造标准和检验标准，同时也存在对标准的理解错谬、误区。GIS设备壳体生产应执行的标准如下：

（1）GIS设备壳体生产企业应取得国家质量监督检疫总局核发的《中华人民共和国特种设备制造许可证》，才有资格从事GIS设备壳体的合法生产。

2003年3月11日，中华人民共和国国务院令第373号公布《特种设备安全监察条例》[1]，规定特种设备的生产（含设计、制造、安装、改造、维修）、使用、检验检测及其监督检查，应当遵守本条例。特种设备生产单位，应当依照本条例规定以及国务院特种设备安全监督管理部门（即国家质量监督检验检疫总局下属的特种设备安全监察局）制订并公布的安全技术规范的要求，进行生产活动。在国家检验检疫总局于2009年8月31日颁布的TSG-R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》[2]（以下简称《固容规》）中，规定电力行业专用的全封闭式组合电器（如电容压力容器）应满足本规程总则、设计、制造要求。压力容器的设计、制造（含现场组焊，下同）、安装、改造、维修、检验检测，均应当严格执行本规程的规定。

（2）根据《固容规》第3.16条规定，压力容器设计单位应当根据本规程、本规程的引用标准和JB/T 4730《承压设备无损检测》的要求在设计图样上规定所选择的无损检测方法、比例、质量要求及其合格级别。其中，《固容规》的引用标准包括：GB 150《钢制压力容器》、JB 4732《钢制压力容器-分析设计标准》、JB/T 4734《铝制压力容器》。在第4.5.2条中规定，压力容器制造单位或无损检测机构应当根据设计图样和JB/T 4730《承压设备无损检测》要求制定压力容器的无损检测工艺。

另外，GB/T 28819-2012《充气高压开关设备用铝合金壳体》、DL/T 617-2010《气体绝缘金属封闭开关设备技术条件》等国家和行业标准对GIS设备的检测也有规定。如GB/T 28819-2012《充气高压开关设备用铝合金壳体》第7.4.1.2条规定：包括对接焊接的锻造支管在内的所有完全熔透对接焊缝长度的至少10%都应由射线方法或超声波来检测。DL/T 617-2010《气体绝缘金属封闭开关设备技术条件》第8.8条规定：所有的金属焊缝均应进行X射线探伤，对无法实现的部位，可用超声波和荧光着色方法探伤。可以看出，国家标准和行业标准的相关规定与前面所提及的法律、法规相关要求并没有任何冲突，均应执行。

而据了解和现场调研，GIS壳体制造厂并未严格执行上述法律法规，多数厂家自行规定焊缝检测方法和检测比例，且未严格执行焊接工艺，图纸要求焊透的焊缝实际并未焊透。无损检测工艺的执行也大打折扣，应100%射线检测的部分实际执行中抽检率不到20%，C类、D类焊缝未进行无损检测的现象比较严重。

综上所述，《固容规》是特种设备中压力容器管理法规兼指导性文件，GIS设备壳体的设计、制造等应严格遵照执行。按照该规程要求，GIS设备壳体的A类、B类对接接头应全部进行无损检测，检测方法采用射线检测或者超声检测。企业从事GIS设备壳体设计、制造时应执行GB 150《钢制压力容器》、JB 4732《钢制压力容器-分析设计标准》、JB/T 4734《铝制压力容器》等标准，无损检测应执行JB/T 4730《承压设备无损检测》。因制造厂未严格执行上述法律、法规、标准，管理上存在漏洞，产品未按照标准要求进行生产，从而导致产品质量达不到要求。

2.2 技术水平欠缺

在金属监督过程中，发现部分厂家焊接工艺条件和无损检测工艺水平达不到要求，导致缺陷产生的原因如下：

（1）纵缝开X型坡口时，坡口角度过大，造成X射线检测存在困难。

（2）焊接时未及时进行清根，导致纵缝X型坡口处易造成缺陷。

（3）厂内的工业电视仪器老化，分辨率和灵敏度较低，灰雾度较大，难以清晰地辨别缺陷。

（4）在进行无损探伤时，未能正确运用超声探伤和X射线探伤相结合的方法。对一些适合使用超声探伤的缺陷，依然使用X射线和着色探伤相结合的方法，导致缺陷的检出率较低。

另外，针对根部未焊透和未融合发生率高的情况进行分析，发现导致这一情况的原因主要是焊缝根部在进行最后一道重熔之前未进行打磨清根，沿焊道出现宽窄不等的间隙，导致熔滴在未全部流入间隙之前就已凝结，造成未熔合。

3 对策与建议

针对目前金属监督工作中发现的GIS设备焊缝质量问题，提出以下对策和建议，以期加强对制造厂的监督，从而提高设备制造质量。

（1）将GIS设备壳体焊缝质量的检测逐步纳入金属技术监督检测的常态化检测项目。

（2）严格执行金属监督管理制度，对已发现有超标缺陷的GIS设备，全部由制造厂家尽快进行消缺处理，并经有资质的无损检测人员复测合格后方允许进行安装。

（3）督促各GIS设备制造厂家加强企业生产管理，严格执行相关法律法规，按照相关要求进行GIS壳体的设计和生产，尤其要对焊接工艺的执行情况、检测手段的有效性等严格要求，务必使GIS设备壳体质量满足标准要求。

[1]特种设备安全监察条例[M]．北京：中国法制出版社，2009．

[2]TSG－R0004－2009固定式压力容器安全技术监察规程[S]．北京：新华出版社，2009．

[3]GB/T 28819－2012充气高压开关设备用铝合金壳体[S]．北京：中国标准出版社，2012．

[4]DL/T 617－2010气体绝缘金属封闭开关设备技术条件[S]北京：中国电力出版社，2010．

（本文编辑：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

张 杰（1980），男，高级工程师，从事电网设备材料检验、试验及研究工作。