某電廠中隔墻管短時超溫后材質狀態評估

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短時超溫后，在超溫最嚴重的位置取樣一根管子進行相關試驗分析，根據試驗數據通過計算對該材質是否可與繼續使用進行評估。根據試驗數據發現取樣的中隔墻管屈服強度和抗拉強度略低于標準值，其他數據正常，材質狀態良好。經過計算評估取樣中隔墻管的壽命大于10萬小時，仍可以繼續使用。

關鍵詞：中隔墻 超溫 狀態 評估

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

某電廠5號機組于2010年7月投產，2016年7月因外部原因造成機組滿負荷運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狀態，該文在超溫最嚴重的后煙井中隔墻管位置取樣一根進行相關試驗分析，以評定該管是否可以繼續使用。取樣管材質為SA210-C，規格為Φ51×6，取樣長度為800 mm。機組運行時間為39 843 h，超溫管子最高溫度達到560 ℃，持續時間約10 h。

1 中隔墻管試驗數據與結果分析

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

2 硬度試驗

采用VICKERS 402 MVD顯微硬度計對以上試樣進行硬度試驗，并根據GB/T1172-1999《黑色金屬硬度及強度換算值》，對實測顯微硬度值進行布氏硬度換算，根據“DL/T438-2016火力發電廠金屬技術監督規程”中對SA210-C布氏硬度值的規定，試樣的硬度值符合技術要求，具體結果如表1所示。

3 室溫拉伸試驗

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方法進行拉伸試驗，檢測結果如表2所示。由實驗結果可知，取樣管的常溫屈服強度和抗拉強度平均值略低于技術要求。

4 高溫拉伸試驗

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方法進行拉伸試驗，檢測結果如表3所示，其中高溫拉伸實驗溫度為460 ℃。由實驗結果可知，送檢試樣符合高溫規定非比例延伸強度的相關技術要求。

5 試驗數據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數據在標準要求范圍內。金相組織為珠光體和鐵素體，沒有出現蠕變裂紋，球化等級三級，常溫拉伸試驗數據表明取樣管的抗拉強度、屈服強度平均值略低于技術要求，高溫拉伸試驗結果表明取樣管符合技術要求。

#5爐自投產至今，機組運行39 843 h。取樣管內壁氧化層厚度為0.017 mm，并綜合前述各項試驗結果根據以下公式對管樣進行壽命評估：

（1）

式中：T為爐管金屬當量運行壁溫，K；

X為爐管內壁氧化層厚度，mm。

τ為爐管累計運行時間，h。

a、b為材料常數。

（2）

式中：tr為蠕變斷裂壽命，h；

T為爐管當量運行壁溫，K；

為爐管運行應力，MPa；

為與材料有關的常數。

考慮取樣管壁厚減薄率的影響時的剩余壽命計算公式：

（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為應力敏感系數；

tr為L-M公式計算的蠕變斷裂壽命，h。

由此可估算取樣管當量壁溫及剩余壽命大于10萬小時。

6 結語

通過以上試驗結果及分析得出以下結論，該取樣管在經過560 ℃，持續時間約10 h短時超溫運行后，材質狀態良好，判斷在目前運行條件下該管可以安全運行10萬小時以上。

參考文獻

[1] 《火力發電廠金屬材料手冊》編委會.火力發電廠金屬材料手冊[M].北京：中國電力出版社，2000.

[2] 高宏波，謝守明，趙杰，等.在役電站鍋爐導汽管組織狀態評估與剩余壽命預測[J].熱力發電，2004，33（6）：71-74.

[3] 崔朝英，喬學亮.火電廠主蒸汽管道壽命評估方法[J].華北電力技術，2002（11）：6-9.

[4] 劉彤.電站鍋爐承壓部件壽命分析及在線監測[D].北京：華北電力大學，2008.