某電廠中隔墻管短時超溫后材質(zhì)狀態(tài)評估

段文龍

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.030

摘 要：該文對某電廠后煙井中隔墻管子經(jīng)短時超溫后，在超溫最嚴(yán)重的位置取樣一根管子進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)分析，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過計(jì)算對該材質(zhì)是否可與繼續(xù)使用進(jìn)行評估。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)取樣的中隔墻管屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度略低于標(biāo)準(zhǔn)值，其他數(shù)據(jù)正常，材質(zhì)狀態(tài)良好。經(jīng)過計(jì)算評估取樣中隔墻管的壽命大于10萬小時，仍可以繼續(xù)使用。

關(guān)鍵詞：中隔墻 超溫 狀態(tài) 評估

中圖分類號：TU111 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0030-02

某電廠5號機(jī)組于2010年7月投產(chǎn)，2016年7月因外部原因造成機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行中對外供電線路突然跳閘，從而使鍋爐受熱面管大面積超溫。為了解鍋爐受熱面管超溫后材質(zhì)狀態(tài)，該文在超溫最嚴(yán)重的后煙井中隔墻管位置取樣一根進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)分析，以評定該管是否可以繼續(xù)使用。取樣管材質(zhì)為SA210-C，規(guī)格為Φ51×6，取樣長度為800 mm。機(jī)組運(yùn)行時間為39 843 h，超溫管子最高溫度達(dá)到560 ℃，持續(xù)時間約10 h。

1 中隔墻管試驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果分析

對取樣管制備金相試樣經(jīng)機(jī)械研磨、拋光后，于萊卡DMI3000M金相顯微鏡下進(jìn)行管內(nèi)壁氧化層厚度分析，并經(jīng)侵蝕后對金相組織進(jìn)行分析與評定。具體試驗(yàn)結(jié)果如圖1和圖2所示，圖1的組織為珠光體+鐵素體，為該材質(zhì)的正常組織，未出現(xiàn)蠕變裂紋，球化等級三級，圖2取樣管的氧化皮與管壁緊密結(jié)合，氧化皮層最厚處為0.017 mm。

2 硬度試驗(yàn)

采用VICKERS 402 MVD顯微硬度計(jì)對以上試樣進(jìn)行硬度試驗(yàn)，并根據(jù)GB/T1172-1999《黑色金屬硬度及強(qiáng)度換算值》，對實(shí)測顯微硬度值進(jìn)行布氏硬度換算，根據(jù)“DL/T438-2016火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程”中對SA210-C布氏硬度值的規(guī)定，試樣的硬度值符合技術(shù)要求，具體結(jié)果如表1所示。

3 室溫拉伸試驗(yàn)

對取樣管上制取4個常溫拉伸試樣。按照GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，檢測結(jié)果如表2所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，取樣管的常溫屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度平均值略低于技術(shù)要求。

4 高溫拉伸試驗(yàn)

對取樣管上制取4個高溫拉伸試樣。按照GB/T4338-2006金屬材料高溫拉伸試驗(yàn)方法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，檢測結(jié)果如表3所示，其中高溫拉伸實(shí)驗(yàn)溫度為460 ℃。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，送檢試樣符合高溫規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度的相關(guān)技術(shù)要求。

5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析及壽命評估

以上后煙井中隔墻取樣管的硬度試驗(yàn)數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。金相組織為珠光體和鐵素體，沒有出現(xiàn)蠕變裂紋，球化等級三級，常溫拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明取樣管的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度平均值略低于技術(shù)要求，高溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明取樣管符合技術(shù)要求。

#5爐自投產(chǎn)至今，機(jī)組運(yùn)行39 843 h。取樣管內(nèi)壁氧化層厚度為0.017 mm，并綜合前述各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)以下公式對管樣進(jìn)行壽命評估：

（1）

式中：T為爐管金屬當(dāng)量運(yùn)行壁溫，K；

X為爐管內(nèi)壁氧化層厚度，mm。

τ為爐管累計(jì)運(yùn)行時間，h。

a、b為材料常數(shù)。

（2）

式中：tr為蠕變斷裂壽命，h；

T為爐管當(dāng)量運(yùn)行壁溫，K；

為爐管運(yùn)行應(yīng)力，MPa；

為與材料有關(guān)的常數(shù)。

考慮取樣管壁厚減薄率的影響時的剩余壽命計(jì)算公式：

（3）

式中：為考慮取樣管壁厚減薄率的影響時的剩余壽命，h；

K為爐管壁厚減薄率，mm/h；

n為應(yīng)力敏感系數(shù)；

tr為L-M公式計(jì)算的蠕變斷裂壽命，h。

由此可估算取樣管當(dāng)量壁溫及剩余壽命大于10萬小時。

6 結(jié)語

通過以上試驗(yàn)結(jié)果及分析得出以下結(jié)論，該取樣管在經(jīng)過560 ℃，持續(xù)時間約10 h短時超溫運(yùn)行后，材質(zhì)狀態(tài)良好，判斷在目前運(yùn)行條件下該管可以安全運(yùn)行10萬小時以上。

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