大唐华东电力试验研究所金属技术研究室:王家庆 TEL:18515516591 E-mail:35322803@qq.com 火电厂高温受热面管 寿命评估技术 大唐华东电力试验研究所金属技术研究室:王家庆 TEL:18515516591 E-mail:35322803@qq.com
一、前言 高温锅炉管长期处于高温、高压及腐蚀等条件下运行,服役状况恶劣,其实际使用寿命与原设计的10万小时往往相差加到。部分炉管运行10万小时仍可继续使用,但大部分的炉管达不到这个水平。考虑到超温等因素,炉管的实际使用寿命往往大幅低于设计寿命。 锅炉四管泄漏造成的停机在锅炉事故停机中占据很大的比例,其中,四管泄漏主要原因有:材料、焊接、蠕变、腐蚀、磨损及疲劳等。对于不同的成因,应采取不同的预防和检查手段,其中,蠕变损伤是锅炉高温、高压受热面管常见的损伤形式。 对于过热加速蠕变造成的锅炉四管泄漏,由于设计及结构等原因,无法从根本上予以消除,通常采用提高材料等级或大面积换管方式进行预防,造成极大的浪费。
二、技术沿革 鉴于锅炉高温受热面管的服役状况及失效形式,长期以来,针对其开展检验、评估等研究一直是锅炉检验技术发展过程中的重要组成部分。 常规的锅炉检验过程中,针对锅炉高温受热面管的主要检验手段如下: 宏观检查 蠕胀测量 割管检验 局限性大。 鉴定完毕!!!
破坏性 无损性 便捷性 抽样 普遍 代表性
锅炉管内壁氧化皮的生长 速度与运行时间、温度等 存在一定的函数关系 氧化皮 通过管子内壁氧化皮的厚度评估 其运行的当量金属温度,判断是否 超温,进而通过有效金属厚度、 运行时间、当量金属温度、蒸汽 压力等评估炉管剩余寿命。
三、评估方法 内壁氧化皮厚度测定 当量金属温度计算 应力状态评估 割管试验 综合分析及寿命评估
3.1 内壁氧化皮厚度测定 高频超声测量技术 现场超声波测量与割管校正相结合 金属壁厚和氧化层厚度的 精确计算
3.2 当量金属温度计算 以12Cr1MoV和G102为例: T--当量金属温度(℃) X--管子内壁氧化皮厚度(mm) t--管子已运行时间(h) a、b--材料常数
3.3 应力状态评估 σ--内压应力(MPa) P--工作压力(MPa) D--管子外径(mm) S--管子实测壁厚(mm)
3.4 割管试验 拉伸性能 拉伸性能 材质检验 材质检验 显微组织检验 硬度检验 硬度检验
3.5 综合分析及寿命评估 割管检验结果 寿命评估模型
Larson-Miller 寿命评估模型 tr--蠕变断裂寿命(h) σ--工作压力(MPa) T--当量金属温度(℃) C0、 C1、 C2、 C3、 C4--材料常数
腐蚀 氧化 磨损 减薄
修正、修正... trem--实际使用寿命(h) tr--蠕变断裂寿命(h) n--应力敏感系数 K--壁厚减薄率(mm/h) tres--实际剩余寿命(h) t--运行时间(h)
四、效果 整体把握 细致了解 有的放矢 有效监督
谢谢大家