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电站锅炉导汽管安全性评价

文档作者：张兵爲胡波涛2 文档来源： 1.湖南益阳发电有限责任公司 2.湖南省电力试验研究院		点击数：	更新时间： 2021年11月13日
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第26卷/2006年第4期
湖南电力
研究与试验

电站锅炉导汽管安全性评价
张兵爲胡波涛2
(1.湖南益阳发电有限责任公司，湖南益阳413000；
2.湖南省电力试验研究院，湖南长沙410007)
摘要：对电站锅炉高温部件的安全性评价，是为确保锅炉安全稳定运行而必须进行的 一项工作，意义重大。文中通过多种试验、分析手段，对某电厂4号机组锅炉导汽管道进 行了安全性评价°
关键词：电站锅炉；导汽管；安全性评价
中图分类号：TK223汀M621.2 文献标识码：B 文章编号：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
锅炉导汽管长期在高温、高压下运行，会产生 合金元素再分配、碳化物聚集、晶界析出，成分与 结构发生变化，形成蠕变孔洞并产生蠕变损伤，致 使耐热钢的热强性下降，并可能导致导汽管失效，直 接影响着电站锅炉的安全性。因此，近年来对电站 锅炉高温部件的安全性评价相当重视。
文中依据《火力发电厂金属技术监督规程》，采 用多种试验、分析方法对某电厂4号机组锅炉导汽 管道组织性能、损伤进行综合安全性评价。
2试验项目与分析
该机组容量为125 MW，运行温度为555 C ,压 力为2. 45 MPa,锅炉导汽管道为$159 mm X 7 mm 的12CrlMoV钢管，自1978年投运到2003年底大 修，累计运行151 609 h,在该机组大修期间，对导 汽管实施了割管取样，以进行组织与性能评定。 2.1化学成分分析
测定C, Cr, Mo, V, S, P等元素的含量，结 果均符合国家标准GB5310-1995《高压锅炉管》对 12CrlMoV钢的技术要求。
2.2常温力学性能试验
以导汽管弯管外弧侧为中心，在其左右依次取 1, 2, 3号3个弧型短试样，比例试样原标距长度厶 =40 mm,试样的平行长度Lc = 60 mm,沿导汽管 纵向截取。常温拉伸试验结果见表1,常温力学性能 指标心,心0值均取3个试样的平均值。
表1 导汽管弯管常温拉伸试验结果
由表1可知，导汽管弯管运行15万h后，屈服 强度仍能满足国家标准的要求，但抗拉强度明显下 降。
2.3硬度试验

硬度测试部位为外弧侧和内弧侧，沿各区共测 量4个点，每个点测3个值，取平均值，测试结果见 表2。
表2硬度试验结果	HV
测试顼目	• F	P	F-P	P-P
外壁硬度	159.9	187.4	173.9	177. 4
内壁硬度	159. 2	166.3	159.0	168.8

由表2可以看出，珠光体(P)和铁素体(F)界 面的硬度值不稳定,认为是因为管道的珠光体球化 严重，碳化物聚集在晶界，而珠光体和铁素体的硬 度值相差较大，故用显微维氏硬度计打硬度时就会 有这样的差别出现。总体来看外弧侧的硬度值比内 弧侧的硬度值大。
2.4金相分析
弯管外弧侧和内弧侧的金相组织以及低倍扫描 图片如图1,图2。由图可知，弯管外弧侧和内弧侧 都极少有珠光体区域的痕迹，大部分碳化物分布于 铁素体晶界上，弯管外弧侧和内弧侧铁素体平均晶 粒大小变化不大，珠光体球化级别为4〜5级。
(a)金相组织	(b)低倍扫描
图1导汽管弯管外弧侧金相组织(500X )
(a)金相组织	(b)低倍扫描.
图2导汽管弯管内弧侧金相组织(500X )
2.5扫描电镜组织分析
导汽管弯管外弧侧扫描电镜组织如图3所示。 在高倍扫描电镜下，发现大部分碳化物沿晶界析出， 极少有珠光体区域的痕迹，如图3 (a)；晶界以及晶 内有大量的蠕变孔洞存在，但并未形成孔洞链，也 未发现蠕变裂纹。孔洞尺寸大部分为1.5〜2.5“m, 个别大的接近5“m,如图3 (b)。从孔洞尺寸、数量 以及分布特征可以看出，弯管外弧侧的蠕变损伤接 近3级，处于蠕变的第2阶段中后期。
22 :ZXg： —7	■■- ■；	■- ■	1
U)晶界碳化物(5000X)
(b)蠕变孔洞(2000X)

图3导汽管弯管外弧侧扫描电镜组织
2.6高温持久强度试验
纵向取8个样，取样部位为导汽管弯管段外弧 侧，按照有关标准的要求进行加工。试验温度为 540 C ,控温精度不超过±3 C ,温度梯度不超过3 C , 负荷精度不超过1%。试验应力选择见表3,试验中 同时测定了延伸率和断面收缩率。试验数据见表4。
由表4可知，该导汽管高温下的延伸率和断面 收缩率仍较高，高温塑性较好。

2006No. 4
HUNAN ELECTRIC POWER
Vol. 26

对持久强度的计算采用双对数外推法，计算公 式（即回归方程）为:r = Aff~B
或 lgtf = a + 61gr
式中 r为断裂时间，为试验应力，MPa；a,&amp;amp;为 与材料温度有关的常数（即回归系数）。
结合上述计算公式，按最小二乘法计算出线性 回归方程的回归系数，由此可得a = 2. 321 58,6 =-0. 107 55,则有：
lgff = 2. 321 58 一 0. 107 551gr
导汽管弯管的应力对数和断裂时间对数的关 系曲线见图4。

图4 应力对数和断裂时间对数的关系曲线

2.7 螭变试验
由试验数据可知，在一定温度时,稳定阶段蠕变 速率der/dt与应力。在对数坐标中呈线性关系。一般 来说，蠕变速率dq/dt与应力。的关系可通过下述方 程表Z5 :
ec = A

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