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電站鍋爐導汽管安全性評價

文檔作者：張兵爲胡波濤2 文檔來源： 1.湖南益陽發(fā)電有限責任公司 2.湖南省電力試驗研究院		點擊數：	更新時間： 2021年11月13日
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第26卷/2006年第4期
湖南電力
研究與試驗

電站鍋爐導汽管安全性評價
張兵爲胡波濤2
(1.湖南益陽發(fā)電有限責任公司，湖南益陽413000；
2.湖南省電力試驗研究院，湖南長沙410007)
摘要：對電站鍋爐高溫部件的安全性評價，是為確保鍋爐安全穩(wěn)定運行而必須進行的 一項工作，意義重大。文中通過多種試驗、分析手段，對某電廠4號機組鍋爐導汽管道進 行了安全性評價°
關鍵詞：電站鍋爐；導汽管；安全性評價
中圖分類號：TK223汀M621.2 文獻標識碼：B 文章編號：1008-0198(2006)0^0015-03
Safety evaluation for steam conduits of boilers in power plant
ZHANG Bin1, HU Bo-tao2
(1. Hunan Yiang Power Generation Co.、Ltd、、Yi Y ang 413000, China; 2. Hunan Electric Power Test and Research Institute, Changsha 410007, China)
Abstract: The safety evaluation for high-temperature parts of boilers in power plant is a significant work for the safety of stable operation of boiler. Many tests and analysis methods were introduced in this paper to evaluate the safety of steam conduit of No. 4 boiler in one power plani.
Key words: power plant boiler； steam conduit； safety evaluation

1 刖 旨
鍋爐導汽管長期在高溫、高壓下運行，會產生 合金元素再分配、碳化物聚集、晶界析出，成分與 結構發(fā)生變化，形成蠕變孔洞并產生蠕變損傷，致 使耐熱鋼的熱強性下降，并可能導致導汽管失效，直 接影響著電站鍋爐的安全性。因此，近年來對電站 鍋爐高溫部件的安全性評價相當重視。
文中依據《火力發(fā)電廠金屬技術監(jiān)督規(guī)程》，采 用多種試驗、分析方法對某電廠4號機組鍋爐導汽 管道組織性能、損傷進行綜合安全性評價。
2試驗項目與分析
該機組容量為125 MW，運行溫度為555 C ,壓 力為2. 45 MPa,鍋爐導汽管道為$159 mm X 7 mm 的12CrlMoV鋼管，自1978年投運到2003年底大 修，累計運行151 609 h,在該機組大修期間，對導 汽管實施了割管取樣，以進行組織與性能評定。 2.1化學成分分析
測定C, Cr, Mo, V, S, P等元素的含量，結 果均符合國家標準GB5310-1995《高壓鍋爐管》對 12CrlMoV鋼的技術要求。
2.2常溫力學性能試驗
以導汽管彎管外弧側為中心，在其左右依次取 1, 2, 3號3個弧型短試樣，比例試樣原標距長度厶 =40 mm,試樣的平行長度Lc = 60 mm,沿導汽管 縱向截取。常溫拉伸試驗結果見表1,常溫力學性能 指標心,心0值均取3個試樣的平均值。
表1 導汽管彎管常溫拉伸試驗結果
由表1可知，導汽管彎管運行15萬h后，屈服 強度仍能滿足國家標準的要求，但抗拉強度明顯下 降。
2.3硬度試驗

硬度測試部位為外弧側和內弧側，沿各區(qū)共測 量4個點，每個點測3個值，取平均值，測試結果見 表2。
表2硬度試驗結果	HV
測試頊目	? F	P	F-P	P-P
外壁硬度	159.9	187.4	173.9	177. 4
內壁硬度	159. 2	166.3	159.0	168.8

由表2可以看出，珠光體(P)和鐵素體(F)界 面的硬度值不穩(wěn)定,認為是因為管道的珠光體球化 嚴重，碳化物聚集在晶界，而珠光體和鐵素體的硬 度值相差較大，故用顯微維氏硬度計打硬度時就會 有這樣的差別出現?？傮w來看外弧側的硬度值比內 弧側的硬度值大。
2.4金相分析
彎管外弧側和內弧側的金相組織以及低倍掃描 圖片如圖1,圖2。由圖可知，彎管外弧側和內弧側 都極少有珠光體區(qū)域的痕跡，大部分碳化物分布于 鐵素體晶界上，彎管外弧側和內弧側鐵素體平均晶 粒大小變化不大，珠光體球化級別為4?5級。
(a)金相組織	(b)低倍掃描
圖1導汽管彎管外弧側金相組織(500X )
(a)金相組織	(b)低倍掃描.
圖2導汽管彎管內弧側金相組織(500X )
2.5掃描電鏡組織分析
導汽管彎管外弧側掃描電鏡組織如圖3所示。 在高倍掃描電鏡下，發(fā)現大部分碳化物沿晶界析出， 極少有珠光體區(qū)域的痕跡，如圖3 (a)；晶界以及晶 內有大量的蠕變孔洞存在，但并未形成孔洞鏈，也 未發(fā)現蠕變裂紋?？锥闯叽绱蟛糠譃?.5?2.5“m, 個別大的接近5“m,如圖3 (b)。從孔洞尺寸、數量 以及分布特征可以看出，彎管外弧側的蠕變損傷接 近3級，處于蠕變的第2階段中后期。
22 :ZXg： —7	■■- ■；	■- ■	1
U)晶界碳化物(5000X)
(b)蠕變孔洞(2000X)

圖3導汽管彎管外弧側掃描電鏡組織
2.6高溫持久強度試驗
縱向取8個樣，取樣部位為導汽管彎管段外弧 側，按照有關標準的要求進行加工。試驗溫度為 540 C ,控溫精度不超過±3 C ,溫度梯度不超過3 C , 負荷精度不超過1%。試驗應力選擇見表3,試驗中 同時測定了延伸率和斷面收縮率。試驗數據見表4。
由表4可知，該導汽管高溫下的延伸率和斷面 收縮率仍較高，高溫塑性較好。

2006No. 4
HUNAN ELECTRIC POWER
Vol. 26

對持久強度的計算采用雙對數外推法，計算公 式（即回歸方程）為:r = Aff~B
或 lgtf = a + 61gr
式中 r為斷裂時間，為試驗應力，MPa；a,&amp;amp;為 與材料溫度有關的常數（即回歸系數）。
結合上述計算公式，按最小二乘法計算出線性 回歸方程的回歸系數，由此可得a = 2. 321 58,6 =-0. 107 55,則有：
lgff = 2. 321 58 一 0. 107 551gr
導汽管彎管的應力對數和斷裂時間對數的關 系曲線見圖4。

圖4 應力對數和斷裂時間對數的關系曲線

2.7 螭變試驗
由試驗數據可知，在一定溫度時,穩(wěn)定階段蠕變 速率der/dt與應力。在對數坐標中呈線性關系。一般 來說，蠕變速率dq/dt與應力。的關系可通過下述方 程表Z5 :
ec = A

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