1、电厂锅炉高温再热器管道状态检验和寿命评估电厂锅炉高温再热器管道状态检验和寿命评估王丽芳满达虎罗红梅摘要从外观检查,室温和高温短时机械性能试验,金相试验,扫描电镜实验,内壁氧化层厚度检测等方面,对某电厂在役 5与 6 号机组锅炉高温再热器管道材料状况进行了分析研究,在此基础上对该电厂的再热器管道的工作状况及剩余寿命进行综合评估.关键词电站锅炉高温再热器寿命评估中图分类号 TM621.2 文献标识码 B某发电厂 5 与 6 机组锅炉高温再热器管道使用的材料是12Cr2MoVWTiB(G102),人口段的名义 1:作温度为 323,出口段的名义工作温度为 540,再热器管道蒸汽压力为 2.65MPa
2、,运行时间已接近 10 万 h,在长期高温运行中材料的状况发生了变化,安全运行的可靠程度已明显降低.因此,十分有必要对其工作状况及剩余寿命进行全面检查和评定.一,截取管件状况为了深入了解高温再热器管道的损伤程度,多次利用机组大修停机时机,在炉内及炉顶部位分别截取长约 200mm 的部分再热器管段作为试验件.所截取管件的详细情况见表 1.对割取的管段毛坯,制备成各种试样进行试验研究.表 1 试验用管件的状况试样管件截已运行管件的截面尺寸/编号取部位使用期时间,h(mmxmm)01 炉顶 1989_41999.117937551x3.502 炉顶 1989.4_1999.117937551x3.5
3、03 外排 3 屏 1989.42000.98562551x3.504 次外排 14 屏 1989.4_2000.98562551x3.5()5 外排 12 屏 1990.72002.119250051x3.506 外排 18 屏 1990.72002.119250051x3.5二,试验方法及结果1夕观检查对截取管件进行外观检查,外表面未见结渣,但有一层薄的氧化皮,有的局部已脱落;管件内壁也有一层氧化皮 ,未见脱落.2,室温,高温短时机械性能试验沿截取管件轴向取样,试样按 GB6397-86(金属拉伸试验试样规定加工,在室温和 620的温度下,对试样进行拉伸试验,所得室温和高温力学性能数据见表
4、 2 和表 3.表 2 截取管件室温力学性能屈服强度 2/抗拉强度/延伸率试样编号MPaMPa%01195.56580.1622.40218865536.1O17803216.436122424.804188765422318.105223526285125.406220.536154825.2GB531085 要求34254073018(1)各管件的室温与高温力学性能均有降低,与抗拉强度相题,兼顾了设备管理系统的标准性和柔性原则.五,结论本软件立足于我国汽车制造企业设备管理的实际情况,吸收了新设备管理发展理论和管理信息化思想,对汽车制造企业的设备管理组织结构进行优化,重组,建立设备管理的流程
5、型组织,让信息系统和流程重组相得益彰,充分发挥计算机信息系统作用,从而真正提高设备的综合经济效率和设备寿命周期费最经济,降低设备资产的管理费用,提高企业市场竞争力.据调查,数家大型汽车制造企业在实施该系统后都取得非常好的投资回报.江铃底盘股份有限公司应用该系统使其企业有效减少不必要的流程和环节,降低设备管理费用,提高了工作效率.初步调查,提高有效工作时间 8%22%,减低库存费用15%一 25%,减少设备停机时间 12%26%, 提高设备使用效率田设苗簋理与维修 2008No720% 30%,延长设备寿命周期可超过 10%,保证库存准确率达到 90%以上.参考文献1 巫世晶.设备管理工程.北京
6、:中国电力出版社,20052 刘德峰.现代企业设备管理信息化的技术与方法.中国设备工程,2004(4)3 李葆文.设备管理新思维新模式.北京:机械工业出版社 ,1999W08.0704作者通联:金璐玫大连工业大学职业技术学院辽宁大连市万岁街 5 号 116021E-maihncjlm163.corn编辑赵华民墨隆研窒表 3 截取管件 620高温力学性能屈服强度 f,抗拉强度 o-V 延博率 6试样编号MPaMPa%0124088286.7220.802189152326931.103229.893168】13.204183.422475313305254.833156220206259.463
7、11.4222GB53lO 一 85 要求 221-31929842412.532.4比,屈服强度的变化更为敏感,原因归于高温下晶界部位的碳化物析出脆化.(2)高温短时抗拉强度值的下降速率高于室温强度.这是由于高温强度主要取决于晶界,组织老化后聚集于晶界的 MC 和MC 碳化物颗粒使高温强度指标迅速下降,却对室温强度影响较小.室温下品内弥散分布的 MC 碳化物和粗化程度不严重的晶粒尺寸使该钢的室温强度能维持一定水平.高温短时强度指标更适合作为该钢组织老化评定的指标.3.金相组织分析锅炉高温炉管随着运行时间的增加,材料金相组织发生蜕化,从金相组织图中可粗略地看出蜕化的速度.未使用的 102 钢组
8、织特征为:晶粒内有方向明显,不规则片状贝氏体组织 ,碳化物细小弥散且独立分布于晶内及晶界,而使用过的管材组织老化现象已较为明显.如 01 和 02 试样,贝氏体位向基本消失,珠光体已经球化且晶粒粗化.4.扫描电镜分析为精确描述锅炉高温炉管的老化行为,对截取管件金相组织分析后的试样进行扫描电镜分析.同 G102 的初始态组织相比,各截取试样晶粒内部的碳化物颗粒均有不同程度的长大,晶界和晶粒内均析出较为密集的合金元素碳化物颗粒,其中晶界部位存在碳化物偏聚现象,一些试样晶界上碳化物颗粒尺寸在某些方向上已超过 2lxm.5.内壁氧化皮厚度检测采用超声波氧化皮测厚仪对截取管材进行无损检测,包括剩余壁厚和
9、内壁氧化皮厚度,具体数据见表 4.表 4 试验管件内壁氧化层厚度,管内壁当量温度,运行环向应力及剩余寿命估算结果三,剩余寿命评估分析根据所测管件内壁氧化层厚度和管子剩余壁厚,有关运行参数等,按照下列公式,逐步推算出管子的内壁当量温度,运行环向应力,理论计算寿命,剩余寿命,具体数据见表 4.T-zb+logto-21og(0467 丽 8x273?15(1).).一:(2)l.gc.丁 Cl+T+C3120“斗 G1Td7(3)一=1 一()r+1奇(4)幻(5)式中卜管子内壁当量温度管子内壁氧化层厚度zr 厂一已运行时间.一蠕变断裂寿命一剩余寿命运行环向应力n_一理论计算寿命n应力敏感系数,通
10、常取 48K壁厚减薄率.D 一管子中直径p设计压力管子金属壁厚.,6,C.,C,C:,C.,C 为材料常数.由表 4 中的数据可以看出,对于电站锅炉高温再热器管道的不同部位,由于所推算的管内壁当量温度存在较大差别,从而造成剩余寿命的巨大差异.由此可见,管壁温度是影响管道寿命的一个重要因素.四,建议编号为 01 和 02 的试样,其寿命已经接近终点,应当立即更换.编号为 o3 的试样,应定期检验给予监督.对于其他的试样,还可以继续使用一个大修周期.截取管件即使已运行时间相同,处于同一排,但是由于不处于同一屏,在运行过程中实际工作温度会有很大差异,从而导致寿命不同.在今后的机组运行中,应严格按照规
11、程参数控制运试样管子剩余内壁氧化层管内壁当量运行环向理论计算剩余寿命,h编号壁厚/mm 厚度/mm 温度/应力/MPa 寿命,h0143850.3085579245927816582283024408029705732658931096473027203441902895567.94587717782892203044462026855617258133235942379690545170.24405508557.349120118195110645370.23205468357.0613489631256463注:各管内壁氧化皮厚度及剩余壁厚的实测结果取自管件向火面上多个部位测量的平均值三巳 F 研寅行,尤其是对于关键部位采取严格的限温措施,这对于延长炉管使用寿命,保证机组的安全运行极为重要.参考文献1 廖宏楷,杨华,马斌等.电站锅炉四管剩余寿命评估模型的研究【JJ.动力丁程,2002(3)WO8.O7 一 O5作者通联:九江学院材料科学与工程学院江西九江市前进东路 551 号 332005E-mail:mywlf163.corn编辑赵华民设备管理与维修 2008No7 田
