超臨界鍋爐末級(jí)過熱器t23管性能狀態(tài)評(píng)估及監(jiān)督管理

1、第44卷第1期2013年1月鍋爐技術(shù)BOILERTECHNOLoGYV0144No1Jan，2013超臨界鍋爐末級(jí)過熱器T23管性能狀態(tài)評(píng)估及監(jiān)督管理肖國(guó)振1，尹成武1，朱平2，王淦剛2，鄭滄海1，楊紅權(quán)1，尹金玉1(1神華國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司，江蘇太倉(cāng)215433；2蘇州熱工研究院有限公司，江蘇蘇州215004)摘要：對(duì)630Mw超臨界機(jī)組鍋爐末級(jí)過熱器低溫段國(guó)產(chǎn)T23爐管采取割管短時(shí)性能試驗(yàn)與高溫長(zhǎng)時(shí)性能試驗(yàn)相結(jié)合的綜合分析方法評(píng)價(jià)

2、其性能狀態(tài)。結(jié)果表明，服役40000h的T23管材強(qiáng)度明顯下降，組織老化較快，內(nèi)壁附著厚度達(dá)15497肛m厚度的氧化層，導(dǎo)致T23爐管當(dāng)量金屬壁溫在30000～40000h服役區(qū)間上升20℃，但高溫持久強(qiáng)度仍保持較高的水平。針對(duì)試驗(yàn)及計(jì)算結(jié)果分析爐管安全運(yùn)行面臨的主要安全風(fēng)險(xiǎn)，提出T23爐管金屬監(jiān)督措施，有效避免了因氧化皮脫落堵塞引起的爆管事故。關(guān)鍵詞：T23管；氧化層；當(dāng)量溫度；持久強(qiáng)度；金屬監(jiān)督中圖分類號(hào)：TK225文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文

3、章編號(hào)：1672—4763(2013)01—0063—040前言國(guó)華太倉(cāng)發(fā)電有限公司某機(jī)組為630MW超臨界國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型機(jī)組，鍋爐為超臨界直流鍋爐，2006年投入商業(yè)運(yùn)行，截至2011年6月已累計(jì)運(yùn)行約40000h。目前鍋爐末級(jí)過熱器低溫段管子材質(zhì)為T23管。鑒于國(guó)內(nèi)曾多次出現(xiàn)因T23爆管而停機(jī)的案例[1]，本文通過對(duì)末級(jí)過熱器低溫段T23爐管割樣試驗(yàn)、氧化皮測(cè)量分析、當(dāng)量溫度計(jì)算、高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)計(jì)算等，評(píng)估了T23鍋爐管性能組織狀態(tài)及

4、變化趨勢(shì)，提出對(duì)末級(jí)過熱器低溫段T23爐管金屬監(jiān)督管理措施，有效避免因氧化皮脫落堵塞引起的爆管事故。1檢驗(yàn)試驗(yàn)內(nèi)容根據(jù)鍋爐服役溫度監(jiān)測(cè)記錄曲線，選擇服役溫度最高的管排截取T23試驗(yàn)管，按照DL／T438—2009“火力發(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程”及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍋爐過熱器低溫段T23爐管進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)、室溫拉伸試驗(yàn)、高溫拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硬度檢驗(yàn)、壓扁試驗(yàn)、金相檢驗(yàn)、高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)，重點(diǎn)研究經(jīng)過高溫長(zhǎng)時(shí)間服役后管材性能、組織的狀態(tài)及

5、變化趨勢(shì)，分析目前的材質(zhì)性能組織狀態(tài)對(duì)爐管長(zhǎng)期安全運(yùn)行的影響。2檢驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果21尺寸檢驗(yàn)T23管公稱尺寸為qb381636mm，尺寸檢驗(yàn)結(jié)果(表1)顯示T23管的壁厚超過公稱壁厚，但在壁厚允許偏差之內(nèi)，外徑無(wú)明顯脹粗。表1管樣外徑壁厚實(shí)測(cè)結(jié)果mm22力學(xué)性能試驗(yàn)室溫拉伸試驗(yàn)結(jié)果(表2)仍滿足GB5310—2008和ASMESA213標(biāo)準(zhǔn)對(duì)T23管的最低要求；540℃和560℃2個(gè)溫度點(diǎn)的高溫屈服強(qiáng)度收稿日期：2012一03—12；修回日

6、期：2012—11—17作者簡(jiǎn)介：肖國(guó)振(1975一)，男，長(zhǎng)期從事火電廠技術(shù)監(jiān)督技術(shù)管理工作。學(xué)兔兔www.xuetutu.com第1期肖國(guó)振，等：超臨界鍋爐末級(jí)過熱器T23管性能狀態(tài)評(píng)估及監(jiān)督管理65中未出現(xiàn)短時(shí)顯著超溫過熱。3。2力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果分析沖擊韌性保持非常高的裕度，遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)要求，硬度指標(biāo)均在ASMESA213和DL／T438—2009標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍，各數(shù)據(jù)相對(duì)均勻，壓扁試驗(yàn)證實(shí)T23管塑性良好。但服役40000h后的T

7、23管材室溫抗拉強(qiáng)度相比較新管明顯下降，目前最低值已接近GB5310—2008和ASMESA213標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的強(qiáng)度下限，540℃高溫屈服強(qiáng)度比同規(guī)格新管下降，降幅超過8％。本次高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)選取的是上述計(jì)算得到的鍋爐T23管材最高壁溫當(dāng)量溫度，最長(zhǎng)試驗(yàn)時(shí)間超過3334h，因此按照國(guó)際上持久強(qiáng)度按3倍試驗(yàn)時(shí)間外推的嚴(yán)格要求，本次試驗(yàn)結(jié)果外推560℃、10105h高溫持久強(qiáng)度結(jié)果更為準(zhǔn)確。由于外推方程線性相關(guān)系數(shù)較高，表明數(shù)據(jù)的線性較好，且

8、以往經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)該類鋼材出現(xiàn)過明顯的持久強(qiáng)度突變現(xiàn)象，但試驗(yàn)時(shí)間短會(huì)存在蠕變不充分的現(xiàn)象，因此根據(jù)本次的試驗(yàn)結(jié)果外推10105h持久強(qiáng)度也可以作為參考數(shù)據(jù)。根據(jù)外推方程計(jì)算的560℃、10105h持久強(qiáng)度：口51601“礦C一1468MPa。GermanversionENl0216—2：2002A2：2007“Seamlesssteeltubesfpressurepurposes—Technicaldeliveryconditions

9、—Part2：Nonalloyalloysteeltubeswithspecifiedelevatedtemperatureproperties”標(biāo)準(zhǔn)推薦的7CrWVMoNb9—6(T23同類鋼)鋼560℃溫度條件下，10104h持久強(qiáng)度值為170MPa、10105h持久強(qiáng)度值為134MPa，GB5310—2008給出的該類鋼同等條件下的10105h持久強(qiáng)度值為122MPa，對(duì)比本次試驗(yàn)的結(jié)果可以認(rèn)為，T23管材經(jīng)過超臨界鍋爐末級(jí)過熱器

10、低溫段39779h服役，管材在金屬壁溫當(dāng)量溫度560℃下的外推10104h持久強(qiáng)度與ENl0216—2：2002A2：2007標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同類鋼管高溫持久強(qiáng)度要求相當(dāng)，持久塑性[3]均保持在15％以上。參考數(shù)據(jù)——外推10105h持久強(qiáng)度仍高于GB53102008和ENl0216—2：2002A2：2007標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同類鋼管高溫持久強(qiáng)度要求。33微觀結(jié)果檢測(cè)結(jié)果分析T23服役管組織中碳化物顆粒在晶界上析出，貝氏體位向明顯分散，從厚度向中間向兩側(cè)管