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    某電站鍋爐爐管狀態分析與壽命評估

    嘉峪檢測網        2023-07-18 15:13

    摘要:本文對某電站鍋爐爐管進行了化學成分分析、金相組織觀察、硬度檢驗、機械性能檢驗、蠕脹分析和能譜分析,根據檢測結果計算爐管剩余壽命,并對爐管狀態做出綜合評價。
     
    1、概述
     
    對來樣4根受熱面管進行理化檢驗,來樣具體信息見表1。其中4#鍋爐管子累計運行時間約39000h,3#鍋爐管子累計運行時間約30000h。
     

     
    2、實驗分析
     
    1. 化學成分分析
     
    對來樣管子進行化學成分分析,分析結果見表2。管子化學成分均符合標準要求。
     
    2. 金相分析
     
         在來樣管子上切取金相試樣,試樣經磨制拋光后,使用硝酸酒精溶液進行腐蝕。將腐蝕好的試樣置于Carl Zeiss Axio Observer A1m型金相顯微鏡下觀察,其金相組織如下圖。
     

     
    圖1 1號管向火側顯微組織
    圖1為1號管(水冷壁管)向火側的顯微組織圖片。由圖可見,其顯微組織為鐵素體+珠光體,珠光體區域明顯,珠光體內碳化物開始分散,組織球化2級。內壁存在腐蝕坑,內部充滿氧化物,深度約0.069mm。
     
    圖2 1號管背火側顯微組織
    圖2為1號管(水冷壁管)背火側顯微組織圖片。由圖可見,顯微組織為鐵素體+珠光體,珠光體區域明顯,珠光體內碳化物呈層片狀,組織未發生球化。內壁存在腐蝕坑,內部充滿氧化物,深度約0.048mm。
     
    圖3 2號管顯微組織
    圖3為2號管顯微組織圖片。由圖可見,顯微組織為鐵素體+珠光體,珠光體區域明顯,聚集形態的珠光體區域開始分散,晶內和晶界均有點狀碳化物分布,組織球化3級。內壁氧化皮厚度約0.044mm。
     
    圖4 3號管顯微組織
     
    圖4為3號管顯微組織圖片。由圖可見,內、外壁均存在約0.2mm的脫碳層,組織為鐵素體+珠光體,珠光體區域明顯,珠光體內碳化物開始分散,組織球化2級。內壁氧化皮厚度約0.037mm。
     

     
    圖5 4號管顯微組織
     
    圖5為4號管顯微組織圖片。由圖可見,顯微組織為鐵素體+珠光體,珠光體區域明顯,珠光體內碳化物開始分散,組織球化2級。內壁氧化皮厚度約0.029mm。
     
    3. 硬度檢驗
     
    使用BH3000型臺式布氏硬度計,在金相試樣表面進行布氏硬度檢驗,187.5kgf載荷,10s保載時間,檢驗結果見表3。結果表明:來樣管子硬度符合標準要求。
     
    4. 機械性能檢驗
     
    利用500KN電子萬能試驗機和300J擺錘沖擊試驗機,對1~4號管樣進行機械性能檢驗。其中2號樣品因壁厚減薄不具備切取沖擊試樣條件,未進行沖擊試驗。沖擊功為4次測量值的平均值。檢驗結果見表4。結果表明:來樣管子機械性能符合標準要求。
     
    5. 蠕脹分析
     
    對來樣管徑進行測量,其中2號管樣測量位置為距離爆口端約300mm處,測量結果見表5。結果表明:1、3、4號管樣蠕變應變在標準合格范圍內,2號管蠕變應變大于2.5%,不符合標準DL/T438-2016的要求。
     

     
    6. 能譜分析
     
    使用能譜儀對3號和4號管子外壁垢樣進行成分分析,內壁無明顯結垢。元素及含量見圖6和圖7,結果表明管子外壁垢樣主要元素為O、Al、Si、Fe和C。
     
    圖6 3號管外壁垢樣能譜結果
     
    圖7 4號管外壁垢樣能譜結果
     
    3、剩余壽命估算
     
     
    4、綜合評價
     
    根據以上檢驗結果可知,
     
      (1)來樣管子除2號管組織球化3級外,其余管子組織球化2級。
     
      (2)管子硬度與機械性能性能均符合標準要求。
     
      (3)2號管距離爆口端約300mm處發生明顯脹粗,蠕變應變大于2.5%,不符合標準DL/T438-2016的要求,應該是爆口變形導致。其余管樣蠕變應變均在標準范圍內。
     
      (4)3號與4號管子外壁垢樣主要元素為O、Al、Si、Fe和C。
     
      (5)從屏過管樣的蠕變壽命評估來看管子壽命基本正常,材料劣化趨勢沒有發生突變。
     
    參考文獻
     
    [1] 王鵬,賈若飛.某電站鍋爐高溫受熱面管壽命評估[C].中國電機工程學會金屬材料專委會學術年會.中國電機工程學會,2015.
     
    [2]王麗芳.淮北發電廠300MW鍋爐高溫管道剩余壽命評估[D].合肥工業大學,2004.DOI:10.7666/d.y596565.
     
    [3] 王麗芳.淮北發電廠300MW鍋爐高溫管道剩余壽命評估.Diss.合肥工業大學,2004.
     
    [4] 王麗芳.(2004).淮北發電廠300MW鍋爐高溫管道剩余壽命評估.(Doctoral dissertation,合肥工業大學.
     
    [5] 王麗芳,滿達虎,馬明亮,等.發電廠鍋爐高溫爐管剩余壽命綜合評估[J].壓力容器,2005,22(8):5.
     
    DOI:10.3969/j.issn.1001-4837.2005.08.009.
     
    [6] 紀榕,陳鋼,俞駿,等.電站鍋爐高溫受熱面管服役10萬小時壽命評估研究[C].中國電機工程學會.中國電機工程學會,2016.
     
    [7] 紀榕.電站鍋爐高溫受熱面管服役10萬小時壽命評估研究.中國電機工程學會中國電機工程學會,2016.
     
     

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    來源:Internet

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