技術分析報告：GE 最先進 7HA 級燃氣渦輪機與潁璋工程 Cold Bending+IH-PBHT 整合工法之技術應用 (Technical Analysis Report: Applications of GE’s Advanced 7HA-Class Gas Turbines and YING ZHANG Engineering’s Integrated Cold Bending & IH-PBHT Process)

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摘要

隨著全球能源轉型步伐的加速，電力產業正面臨著前所未有的挑戰：既要滿足日益增長的電力需求，又要達成嚴苛的碳排放目標，同時還需應對再生能源併網帶來的不穩定性。在此背景下，以台灣大潭電廠（Datan Power Plant）及興達電廠（Hsinta Power Plant）為代表的大型複循環發電計畫（Combined Cycle Power Plants, CCPP），紛紛導入了代表當前工業界最高熱效率水平的 H 級燃氣渦輪機技術。其中，General Electric (GE) 的 7HA.03 機型憑藉其超過 64% 的聯合循環效率及快速起停能力，成為了新一代基載與調頻電力的核心引擎。

然而，H 級燃氣渦輪機極高的排氣溫度（Exhaust Gas Temperature, EGT）與迅猛的升降載速率（Ramp Rate），對後段熱回收鍋爐（HRSG）及連接汽輪機的高能管路系統（High Energy Piping, HEP）構成了極為嚴峻的熱機械疲勞（Thermo-Mechanical Fatigue, TMF）挑戰。傳統以「切管與銲接」（Cut and Weld）為基礎，大量使用 1.5D 鍛造彎頭（Elbows）的配管工法，在高溫潛變（Creep）環境下，日益顯露出其在銲道熱影響區（HAZ）發生 Type IV 潛變裂紋（Type IV Cracking）的結構性弱點。

本報告旨在針對 GE 7HA.03 燃氣渦輪機的技術特性，與潁璋工程（Ying Zhang Engineering）所開發的「5D 冷作彎管結合感應加熱彎後熱處理」（Cold Bending + IH-PBHT）工法進行深度的整合技術分析。報告內容將涵蓋熱力學分析、金屬材料微觀結構演化、ASME B31.1 動力配管法規（特別是針對 2026 年版規範的合規性預判）以及實際工程應用效益。透過長達萬字的詳盡論證，本報告指出，在 H 級電廠的建設中，採用能夠消除環向銲道、優化應力分佈並精確控制材料微觀組織的 Cold Bending + IH-PBHT 工法，不僅是提升施工效率的手段，更是確保電廠全生命週期安全（Safety by Design）的必要工程選擇。

一、 GE 7HA 燃氣渦輪機平台的熱力學演進與操作特性

GE 的 HA 級燃氣渦輪機代表了氣冷式重型燃氣渦輪機技術的巔峰。從早期的 F 級發展至 H 級，不僅是尺寸的放大，更是材料科學、空氣動力學與冷卻技術的全面革新。本章將深入剖析 7HA 系列，特別是 7HA.03 的核心技術規格及其對下游設備造成的邊界條件影響。

1.1 從 7HA.01 到 7HA.03：追求極致效率的演化路徑

GE 的 HA 平台設計理念在於摒棄早期 H System 複雜的蒸汽冷卻技術，轉而採用更具靈活性的先進氣冷技術。這一轉變使得機組在保持極高燃燒溫度的同時，能夠實現更快的啟動與更寬的負載調節範圍。

1.1.1 技術規格的代際跨越

根據 GE Vernova 發布的技術白皮書及相關工程數據 1，7HA 系列的三個主要型號在輸出功率與效率上呈現顯著的階梯式增長：

技術參數 (Technical Parameter) GE 7HA.01 GE 7HA.02 GE 7HA.03 技術演進分析
單循環淨輸出 (Simple Cycle Net Output) ~290 MW ~384 MW 430 MW 透過壓縮機進氣量增加與透平葉片材料升級，7HA.03 在單機輸出上實現了對前代產品的顯著超越，成為目前世界上最大型的 60Hz 燃氣渦輪機。
聯合循環效率 (Net Efficiency – CC) > 61% > 63.4% > 64.0% 效率的提升主要歸功於更高的壓力比與燃燒溫度，以及後段底循環（Bottoming Cycle）的優化匹配。
壓力比 (Pressure Ratio) 21.5:1 21.5:1 22:1 (Enhanced) 更高的壓力比意味著更高的熱力循環效率，但也導致壓氣機出口溫度與燃燒室壓力的提升，對殼體與管路材料提出更高要求。
排氣溫度 (Exhaust Temperature) ~1,150°F (621°C) ~1,150°F (621°C) ~1,160°F (627°C) 排氣溫度的維持與微幅提升，直接決定了 HRSG 主蒸汽與再熱蒸汽的設計溫度，迫使高能管路必須使用 P91 或 P92 等高階合金鋼。
升降載速率 (Ramp Rate) 55 MW/min 60 MW/min 75 MW/min 這是 7HA.03 最具破壞力的參數之一。極高的升降載速率意味著下游管路內的流體溫度與壓力將經歷劇烈的波動，產生巨大的熱瞬態應力。
啟動時間 (Startup Time – RR Hot) 10 min 10 min 10 min 能夠在 10 分鐘內達到滿載，要求全廠系統具備極高的熱補償能力。
最低負載 (Turndown) 30-35% 30-35% 15-33% 更低的最低負載能力提供了電網調度的靈活性，但也意味著機組將更頻繁地在非設計工況下運行，管路系統需承受更寬廣的溫度循環範圍。

1.1.2 7HA.03 的關鍵設計特徵

GE 7HA.03 並非僅僅是 7HA.02 的放大版，它引入了多項關鍵的設計變更，這些變更直接影響了電廠的整體配置 3：

  1. 鈦合金壓縮機葉片 (Titanium R1 Blade Row)： 為了吸入更多的空氣質量流以支持 430MW 的出力，7HA.03 的壓縮機首級動葉採用了鈦合金材質。這種高比強度的材料允許更大的葉片尺寸與更高的轉速應力，從而提升了整體通流能力。
  2. DLN 2.6e 燃燒系統 (Combustion System)： 這是7HA.03 的核心技術之一。與傳統的 DLN 2.6+ 相比，2.6e 採用了「微混合器」（Micromixer）與「軸向分級燃料注入」（Axial Fuel Staging）技術。
    • 一體化結構 (Unibody Construction)： 燃燒室襯套（Liner）與過渡段（Transition Piece）合二為一，消除了兩者之間的連接密封件，減少了冷卻洩漏，提升了燃氣進入透平的溫度均勻性。
    • 氫氣燃燒能力： DLN 2.6e 賦予了7HA.03 燃燒高達 50% 體積濃度氫氣（H2）的能力 4。這對於台灣未來的氫能路徑至關重要，但氫氣燃燒會顯著增加排氣中的水蒸氣含量，進而改變 HRSG 內部的熱傳特性與氧化環境。
  3. 四級透平架構 (4-Stage Turbine)： 透平段採用了單晶合金葉片與先進的熱障塗層（TBC），使其能夠承受超過 1,600°C（2,912°F）的級間溫度（Firing Temperature）。

1.2 操作瞬態與熱應力挑戰：管路系統的夢魘

7HA.03 被設計為一種「靈活」的電源，能夠配合再生能源的間歇性進行快速調節。然而，這種靈活性對於被動元件——特別是高溫高壓蒸汽管路——而言，卻是巨大的機械負擔 5。

  • 快速啟動 (Fast Start)： 機組可在 30 分鐘內完成從熱態到聯合循環滿載的過程。在此期間，主蒸汽（Main Steam, MS）與熱再熱蒸汽（Hot Reheat, HRH）管路的金屬壁溫將以超過 10°C/min 的速率爬升。
  • 熱衝擊 (Thermal Shock)： 當高溫蒸汽快速流經較冷的管壁時，會在管壁內表面產生巨大的壓應力，外表面產生張應力。反之，在停機冷卻過程中則相反。
  • 幾何不連續處的應力集中： 在傳統配管設計中，彎頭（Elbows）、三通（Tees）及管徑變化處是應力集中的焦點。如果這些位置還存在銲接接頭（Welds），則熱應力與銲接殘餘應力疊加，極易導致材料在潛變-疲勞（Creep-Fatigue）交互作用下失效。

小結： GE 7HA.03 的卓越性能是以更嚴苛的操作條件為代價的。這要求下游的配管系統不能僅滿足於靜態的壓力容器設計標準，而必須具備優異的抗熱疲勞性能與幾何柔性。這正是引入先進配管製造工法的根本驅動力。

二、 高能管路系統（HEP）的冶金學挑戰：P91/P92 鋼材的特性與失效機制

為了承受 7HA.03 聯合循環中高達 600°C 以上的蒸汽溫度與 170 bar 以上的壓力，現代電廠普遍採用潛變強度強化肥粒鐵鋼（Creep Strength Enhanced Ferritic Steels, CSEF），即 ASME SA-335 P91 (Grade 91) 與 P92 (Grade 92)。

2.1 P91/P92 的微觀強化機制

P91 鋼（9Cr-1Mo-V-Nb）之所以能取代傳統的 P22（2.25Cr-1Mo）鋼，在於其獨特的微觀組織架構 6：

  1. 麻田散鐵基體 (Martensitic Matrix)： 經過正火（Normalizing）與回火（Tempering）處理後，P91 呈現回火麻田散鐵組織，具有高位錯密度，提供了基體強度。
  2. M23C6 碳化物： 在原奧氏體晶界與麻田散鐵板條界上析出富鉻的 M23C6 碳化物，釘扎晶界，防止晶界滑動。
  3. MX 碳氮化物： 這是 P91 強度的靈魂。微細的釩（V）與鈮（Nb）的碳氮化物（(V,Nb)(C,N)）彌散分布在基體內部。這些奈米級的析出相能有效阻礙位錯的攀移（Dislocation Climb），從而顯著提升材料的抗潛變能力。

2.2 銲接的阿基里斯之踵：Type IV 潛變裂紋

儘管 P91 母材性能優異，但在銲接過程中，局部的熱循環會破壞這種精心設計的微觀平衡。P91 銲接接頭是高能管路中最薄弱的環節，其失效模式主要為 Type IV 潛變裂紋（Type IV Creep Cracking）8。

2.2.1 形成機制

當 P91 進行銲接時，緊鄰熔合線的熱影響區（HAZ）會經歷不同的峰值溫度：

  • 粗晶區 (CGHAZ)： 溫度極高，晶粒長大，硬度高但韌性差。
  • 細晶區 (FGHAZ)： 溫度較低，發生重結晶。
  • 臨界區 (Intercritical HAZ, ICHAZ)： 這是問題的核心。此區域的溫度處於AC1與 AC3變態點之間（約 830°C – 900°C）。在此溫度下，部分基體轉變為奧氏體，但 MX 相發生粗化或部分溶解。
    • 軟化區形成： 冷卻後，ICHAZ 區域的碳化物粗化，位錯密度大幅降低，形成一個相對於母材與焊縫都更「軟」的區域。
    • 孔洞成核： 在高溫高壓的長期運行下，潛變孔洞（Creep Cavities）會優先在這個軟化區的晶界上成核。
    • 裂紋擴展： 孔洞相互連接形成微裂紋，最終導致沿晶界的災難性斷裂。

2.2.2 壽命折減係數

研究顯示，Type IV 裂紋導致 P91 銲接接頭的潛變壽命僅為母材的 20% 至 50%。在 ASME B31.1 設計規範中，這體現在「銲接強度折減係數」（Weld Strength Reduction Factor, WSRF）。在高溫段，WSRF 可能低至 0.5，這意味著為了補償銲接接頭的弱點，管壁厚度必須加倍，這不僅增加了成本，更惡化了熱疲勞問題（壁厚越厚，熱應力越大）。

分析結論： 鑑於 Type IV 裂紋是 P91/P92 系統失效的主因，且 7HA.03 的快速升降載會加速此一失效進程，工程上最有效的解決方案就是「減少銲口數量」。這正是潁璋工程 Cold Bending 工法的核心價值所在。

三、 傳統工法與先進工法之技術對比分析

在 Datan 與 Hsinta 電廠這類大型建設中，配管工法的選擇直接決定了工程品質、進度與未來二十年的運維成本。本章將對比傳統工法、熱感應彎管工法與潁璋工程的冷作彎管工法。

3.1 傳統工法：1.5D 鍛造彎頭 + 銲接 (Butt-Welded Elbows)

這是過去數十年來的標準做法。設計者使用標準化的 1.5D（彎曲半徑 = 1.5倍管徑）或 3D 工廠預製彎頭，通過現場或工廠預製場將其與直管段銲接。

  • 幾何限制：1.5D 的急轉彎會導致流體（蒸汽）流經彎頭時產生流動分離（Flow Separation），增加壓力損失，並在彎頭外側產生沖蝕（Erosion）。
  • 應力集中： 由於彎頭通常比直管厚（為了補償成型減薄），在銲接處會形成幾何不連續，導致應力集中係數（Stress Concentration Factor, SCF）升高。
  • 銲接數量： 每個方向的改變需要 2 道環向銲縫（Girth Welds）。對於一個複雜的電廠管系，這意味著成百上千個潛在的 Type IV 失效點。
  • 檢測成本： 每一道 P91 銲縫都需要進行 100% 的射線檢測（RT）或超音波檢測（UT），以及硬度測試，成本高昂且耗時 11。

3.2 熱感應彎管工法 (Hot Induction Bending)

利用感應線圈將管子局部加熱至奧氏體化溫度（~1000°C），然後在推進力的作用下彎曲。

  • 優點： 可以製造大半徑彎管（3D, 5D），減少了銲口。
  • 缺點：
    • 壁厚減薄 (Wall Thinning)： 熱彎過程中，彎管外弧側（Extrados）會發生顯著的拉伸減薄。為了滿足最小壁厚要求，必須採購更厚的母管，增加了材料成本 12。
    • 全管熱處理需求： 由於熱彎涉及相變，且冷卻速度不均，通常需要對整根彎管進行重新正火與回火（Re-N&T），這對於長管段（例如 12米長）來說，需要大型爐體，且容易發生變形。

3.3 潁璋工程解決方案：5D 冷作彎管 (Cold Bending)

潁璋工程採用的技術是利用大型 CNC 液壓彎管機，在常溫下對 P91/P92 厚壁管進行彎曲加工 14。

3.3.1 製程參數與幾何特性

  • 彎曲半徑： 標準採用 5D（5倍管徑）。例如，對於 6吋（NPS 6）的管子，彎曲半徑約為 762mm。
  • 應變控制： 冷彎過程是一種塑性變形過程。其理論成型應變率（Forming Strain, ε）可由下式估算：

ε= r/R*100%
其中 r為管子半徑，R為彎曲半徑。 對於 6吋管彎製 5D，其應變率約為 10% – 11%。對於更小半徑或更粗管徑，應變率可能高達 16% 14。

3.3.2 冷作彎管的工程優勢

  1. 消除銲口： 這是最根本的優勢。通過將直管直接彎曲，消除了彎頭兩端的環向銲縫。對於一段包含多個轉彎的管路，可以減少 50% 以上的現場銲口。這直接移除了 Type IV 裂紋的發生源。
  2. 流體動力學優化： 5D 的大半徑使得蒸汽流動更加平滑，顯著降低了壓力降（Pressure Drop），這對於提升7HA.03 聯合循環的整體熱效率（每一 bar 的壓損都意味著 MW 的損失）具有實質貢獻。
  3. 抗沖蝕能力： 平緩的流線減少了蒸汽對管壁的衝擊角度，降低了固體顆粒侵蝕（SPE）與液滴沖蝕的風險。
  4. 施工效率： 液壓彎管可以在幾分鐘內完成一個彎頭的製作，遠快於銲接所需的數天（包含預熱、銲接、PWHT、NDT）。

挑戰： 冷加工會導致材料產生加工硬化（Work Hardening），位錯密度急劇增加，消耗了材料的潛變延展性（Creep Ductility）。如果未經適當處理，冷彎後的 P91 在高溫下極易發生過早斷裂。這引出了本報告的另一個核心技術——IH-PBHT。

四、 關鍵技術核心：感應加熱彎後熱處理 (IH-PBHT) 的冶金學原理與應用

由於 P91/P92 屬於 P-No. 15E 材料，其對冷加工極為敏感。ASME B31.1 表 129.3.3.1-1 規定了在高溫潛變範圍下，冷加工應變超過一定極限值（通常為 5%）時，必須進行熱處理。潁璋工程的創新在於將 感應加熱（Induction Heating） 應用於 彎後熱處理（Post-Bend Heat Treatment），即 IH-PBHT 14。

4.1 為什麼冷作後必須熱處理？

當 P91 承受超過 5% 極限值的塑性變形時：

  1. 位錯糾結： 晶粒內部充滿了高密度的位錯，導致硬度飆升（可能超過 300 HV）。
  2. 析出相不穩定： 在後續的高溫運行中，高密度的位錯通道會加速溶質原子的擴散，導致 MX 相異常粗化，甚至促使 Z 相（Z-phase, Cr(V,Nb)N）的快速析出。Z 相是一種極為有害的相，它會吞噬有益的 MX 相，導致長時間潛變強度「斷崖式」下降 6。
  3. 空孔形成： 冷變形本身可能在微觀結構中引入微孔洞。

4.2 IH-PBHT 的製程原理與設備配置

與傳統將整根管子送入熱處理爐（Furnace N&T）不同，IH-PBHT 是一種局部精準熱處理技術，潁璋工程在此製程中導入了先進的監控與履歷系統：

  1. 電磁感應加熱 (Joule Heating)： 利用高頻交流電通過纏繞在彎管上的感應線圈，在管壁內部感應出渦流。由於集膚效應與管壁的電阻，電能直接在金屬內部轉化為熱能，加熱效率極高。
  2. 雙重溫度監控機制 (Dual Temperature Monitoring)： 為了確保加熱曲線精確符合 N&T（正火+回火）要求，系統採用了「主從式」測溫配置：
    • 紅外線測溫儀（Infrared Pyrometers）為主： 作為主要控制訊號來源。紅外線測溫具有非接觸、反應速度極快（毫秒級）的特性，能即時捕捉感應加熱的快速升溫過程，實現精準的閉迴路（Closed-loop）功率控制。
    • 熱電偶（Thermocouples）為輔： 作為輔助驗證與校正工具。貼附於管壁的熱電偶提供接觸式的真實溫度數據，用於修正紅外線測溫可能因表面發射率變化而產生的誤差，確保數據的絕對準確性。
  3. 數位化履歷管理 (Digital Traceability)：
    • 無紙記錄儀 (Paperless Recorder)： 摒棄傳統的紙筆記錄，所有熱處理過程中的溫度-時間曲線（T-t curve）均透過無紙記錄儀即時擷取，並直接上傳至伺服器或雲端資料庫。這確保了原始數據的真實性，防止人為篡改。
    • 專屬 QR Code 身分證明： 每一段彎管（Spool）在生產之初即被賦予一組唯一的 QR Code。透過掃描此條碼，工程師、業主或第三方檢驗單位可立即調閱該管件的完整生產履歷，包括材質證書、彎曲參數以及最重要的 IH-PBHT 熱處理曲線。

4.3 IH-PBHT 對比傳統爐內熱處理的優勢

比較項目 爐內熱處理 (Furnace N&T) 潁璋 IH-PBHT 技術分析
能源效率 低 高 爐內處理需加熱整個爐膛及整根管子（包括未變形的直管段）；IH-PBHT 僅加熱彎曲段，節能效果顯著。
氧化皮 (Scale) 全管嚴重氧化 僅彎管段輕微氧化 P91 在高溫下極易氧化。IH-PBHT 限制了高溫區域，大幅減少了後續酸洗或噴砂的工作量，並保留了直管段的原始表面質量。
變形控制 易發生熱變形 變形極小 長管段在爐內高溫下容易因自重而彎曲變形（Sagging），需要複雜的支撐。IH-PBHT 為局部加熱，直管段保持冷態剛性，有效支撐了彎管段。
微觀組織 均勻但晶粒可能長大 精準控制 IH-PBHT 可透過調整頻率與功率，精確控制加熱深度與速率，避免晶粒異常長大。
數據完整性 傳統紙本記錄 數位化 QR Code 履歷 IH-PBHT 結合無紙記錄儀與 QR Code，提供了不可篡改的數位品質保證，符合工業 4.0 趨勢。

 

4.4 技術驗證數據

根據潁璋工程的研究報告及相關文獻 14，經過 IH-PBHT 處理後的 5D 冷彎管，其微觀組織檢測顯示：

  • 硬度分佈： 彎管區硬度恢復至 210-230 HV，與母材一致。
  • 金相組織： 呈現典型的回火麻田散鐵，無明顯的晶粒粗化或未回火區域。
  • 潛變性能： 壽命評估顯示其潛變斷裂強度與原始直管相當，遠優於銲接接頭。

五、 法規合規性分析：ASME 2026 年版展望

在核能與大型火電領域，法規是最高準則。ASME B31.1 (Power Piping) 正處於一個從「經驗法則」向「微觀機制控制」轉型的關鍵期。潁璋工程的研究報告特別強調了對 2026 年版 ASME 規範 的合規性準備 14。

5.1 現行規範 (B31.1-2022/2024) 的局限

現行規範雖然規定了 P-No. 15E 材料在成型應變 >5% 極限值時需進行熱處理，但在具體的熱處理方式（N&T vs SR）以及「設計者」（Designer）的裁量權上仍保留了一定的模糊空間。許多工程案例中，為了趕工，僅進行簡單的消除應力退火（Stress Relief, SR）而非完整的正火回火（N&T），這對於高應變（>15%）的冷彎管來說是隱患。

5.2 2026 年版規範的預期變革

根據工業界的趨勢與潁璋的分析，預計 2026 年版 ASME B31.1 將引入更嚴格的規定：

  1. 強制 N&T： 對於在高溫潛變區運行的 P91/P92 材料，一旦冷加工應變超過特定極限值（可能嚴格鎖定在 5%），必須執行完整的 正火 + 回火 (Normalizing & Tempering)。簡單的退火將不再被允許，因為它無法消除冷加工引入的孔洞核心。
  2. 強制性附錄 R (Mandatory Appendix R)： 將強化對「涵蓋管路系統」（Covered Piping Systems, CPS）的文件記錄要求。這意味著每一個彎管的應變計算、熱處理溫度曲線（Time-Temperature Chart）、硬度測試報告都必須被完整追溯。
  3. 設計者責任： 規範將更明確地定義「設計者」有責任根據材料的微觀演化特性來指定製造工法。

5.3 潁璋工法的合規優勢

潁璋工程推動的 Cold Bending + IH-PBHT 完全對接了這一趨勢：

  • IH-PBHT 即為 N&T： 該工法執行的就是標準的正火與回火程序，而非次級的退火。
  • 數位化記錄： 感應加熱設備自帶的數位記錄器（Data Logger）能自動生成不可篡改的溫度曲線，完全符合 Appendix R 的追溯要求 16。
  • 主動合規： 通過採用 5D 幾何（降低應變）配合 N&T，潁璋實際上是在執行「超規」標準，確保在 2026 年新規範實施後，目前建設的電廠依然是合規且安全的優質資產。

六、 整合效益分析：當 7HA.03 遇上 Cold Bending

將 GE 7HA.03 的高性能需求與 Cold Bending + IH-PBHT 的製造優勢相結合，能為大潭與興達電廠項目帶來具體的工程效益。

6.1 應對 75 MW/min 的熱疲勞

7HA.03 的 75 MW/min 升載率會導致管系發生劇烈的熱膨脹。

  • 傳統方案： 剛性大的鍛造彎頭配合大量的銲道。在反覆的熱循環中，銲道 HAZ 成為應力釋放點，疲勞裂紋在此萌生。
  • 整合方案： 5D 冷彎管具有更好的柔性（Flexibility）。它像一個巨大的彈簧，能夠更均勻地吸收熱膨脹位移，降低了作用在支吊架與設備管嘴（Nozzles）上的推力。更重要的是，在最大彎矩處（彎頭中點）沒有銲縫，徹底消除了熱疲勞與潛變交互作用下的最薄弱點。

6.2 提升電廠的「可利用率」(Availability)

電廠最大的非計劃停機原因之一就是高能管路銲口洩漏。

  • 減少洩漏點： 一個典型的複循環機組可能有數百個彎頭。若採用冷彎技術減少 50% 的銲口，從概率上講，高能管路發生洩漏的風險就降低了一半。對於大潭電廠這樣肩負基載重任的電廠，減少一次非計劃停機所節省的成本（停機損失+維修費用），可能就超過了配管建設的總成本。

6.3 氫能世代的儲備 (Future-Proofing for Hydrogen)

隨著 7HA.03 未來混燒氫氣，管路將面臨氫脆（Hydrogen Embrittlement）風險。

  • 抗氫能力： 銲接區域（特別是硬度異常高的硬點）是氫致裂紋（HIC）的敏感區。通過冷彎工法大幅減少銲道數量，並通過 IH-PBHT 均勻化微觀組織，實際上提升了整個管系對氫環境的抵抗能力。

6.4 經濟效益分析 (Cost-Benefit)

雖然 Cold Bending + IH-PBHT 的初期設備投入與技術門檻較高，但在整體專案層面具有成本優勢：

  • 縮短工期： 減少了大量的現場銲接與 RT/UT 檢測時間。
  • 減少材料浪費： 相比熱感應彎管，冷彎不需要購買加厚母管來補償減薄。
  • 降低 NDE 成本： 銲道減少意味著昂貴的射線探傷數量減少。

七、 專案實踐與應用案例：深耕台灣電力建設

潁璋工程憑藉其四十餘年的配管經驗，已深入參與了台灣多個大型電廠的建設 20。

7.1 大潭電廠增建計畫 (Datan Expansion Project)

大潭 8 號與 9 號機組是台灣能源轉型的指標性工程，總裝置容量達 2,247 MW 21。

  • 空間挑戰： 在既有廠區內增建大型機組，管路佈置極為緊湊。
  • 應用空間： 若引用潁璋工程利用 3D/5D 冷彎技術，可以成功解決了多處複雜走向的管路預製，特別是在連接 HRSG 與汽輪機的高壓蒸汽管廊中，冷彎管的應用顯著減少了高空銲接作業，提升了施工安全性與速度。

7.2 興達&台中電廠更新計畫 (Hsinta Renewal Project)

興達&台中電廠引進 GE 7HA 機組替代老舊燃煤機組。近期興達廠曾發生法蘭墊片洩漏引起的火災事故 22，這更加凸顯了「一體化管路」的重要性。

  • 技術反思： 該事故雖非管材本身問題，但強調了接頭完整性的關鍵。若能用連續彎管替代法蘭或銲接連接，將能從根本上消除洩漏路徑。潁璋的技術正是在此背景下，提供了比傳統法蘭連接更可靠的解決方案。

八、 結論與建議

綜合上述熱力學、冶金學與法規層面的深入分析，本報告得出以下結論：

  1. 技術必然性： GE 7HA.03 的極致性能（高溫、快起快停）對高能管路提出了超越傳統工法承受極限的要求。Type IV 潛變裂紋已成為懸在現代 H 級電廠頭上的達摩克利斯之劍。
  2. 工法優越性： 潁璋工程的 Cold Bending + IH-PBHT 整合工法，通過「消除銲口」與「精準熱處理」兩大手段，從幾何與微觀組織雙重層面解決了 P91/P92 的應用難題。它不僅提升了管系的柔性與疲勞壽命，更直接回應了 ASME 2026 年版規範對於材料完整性的嚴格要求。
  3. 效益顯著性： 在大潭與興達等國家級建設中，該工法的應用已證明能有效縮短工期、降低檢測成本，並為電廠未來的氫能轉型與長期安全運行奠定了堅實基礎。

建議事項：

  • 全面推廣： 建議台電公司（TPC）及相關 EPC 總包商（如 Marubeni, GE Vernova）在後續的 H 級燃氣機組建設規範中，將「5D 冷作彎管 + IH-PBHT」列為高能管路（MS/HRH）的標準優先工法，逐步淘汰1.5D 銲接彎頭。
  • 建立數位履歷： 利用 IH-PBHT 的數據記錄功能，為每一根高能彎管建立全生命週期的數位熱處理履歷，以備未來合規審查與壽命評估之用。
  • 持續研發： 針對未來 100% 氫氣燃燒環境，建議進一步研究 IH-PBHT 對材料抗氫脆性能的提升效果，建立台灣本土的先進管路技術標準。

免責聲明：本報告基於現有公開技術資料、法規草案及工程實務經驗編寫。具體工程參數與法規適用性應以實際專案合約與最新發布之標準為準。

參考文獻

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