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1、第 2 4卷第 1 期 2 0 0 3年 2 月 国外 金属热处理 G UO WA I J I NS 删R E C H Vo 1 2 4 N O 1 F e b 2 O o 3 性能 当前 电厂锅炉高温管道的蠕变检测 江西省 电力研 究 院 ( 宜春3 3 6 0 0 0 ) 刘鸣娟 罗 峰 目前在服役 的 1 0 02 0 0 M W 电厂锅炉 ， 主要建 造于 7 0 年代， 经过 2 0 余年的运行其高温管道( 包括 主蒸汽的管道 、 再热蒸汽高温段) 都 已达到材料预期 寿命 2z o 5 h ， 这样 的管道还 能否继续安全运行 ， 很 大部分取决于管道的高温蠕变失效状况。在电厂锅
2、炉给汽轮机输送 高温高压过热蒸汽 的主蒸汽管道 ， 由于长期 处于高温 高压状态 ， 易产生蠕变裂纹而导 致破坏性事故 ， 直接影响锅炉的安全运行 和整个热 力发电系统的正常运转 ， 因而监测 主蒸汽管道蠕变 情况观察 主蒸 汽管道蠕变产生的现象 、 时间及发展 速度 ， 准确的为 电厂提供技术资料 ， 提高 主蒸汽管道 工作的可靠性 ， 防止 由于长期蠕变后引起爆管事故 的产生是检验的重点 。 1 宏观力学理论与特点 蠕变是指在一定 的温度 和应力作用下 ， 即使所 加应力低于该温度下的屈服极限也会逐渐产生塑性 变形的现象 。蠕变取决于很 多因素， 在锅炉主蒸汽 管上一般 主要与运行时的温度
3、 、 应力和时间有关 ， 高 温下金属力学行 为的一个重要特点就是发生蠕变 ， 即金属在恒定负荷( 或应力) 作用下随时间的增长形 变不断增加 ， 形变 的结果最终可能导致金属 的断裂 。 如图 1 所示 蠕 变 伸 长 时间 图 1 典 型的蠕变 曲碳 蠕变有四个阶段 ： a b为蠕变第一阶段 ， 称之为蠕 变减速阶段。b c为蠕变第二阶段 ， 其特点是蠕变速 率为常数 。在 整个 蠕变过程 中， 这部分 的蠕变速度 最小 ， 故称 之为稳定蠕变或最小 蠕变速度阶段 。c d 为蠕变加速 阶段 ， 至 d点试样发生蠕变断裂 ， 作 为管 道失效标志。 。 2 高温管道蠕变微观金相原理 蠕变过
4、程 中金属 的组织结 构变化 可 以直接 观 察 ， 也可以通过一些物理性 能的变化来研究 。组织 结构的改变 主要是晶界滑移、 亚晶形成 、 回复和再结 晶、 形变折迭等。晶界 的强度取决于 晶粒本身 的强 度和晶粒之间晶界的强度 ， 随着温度升高 ， 晶粒和晶 界的强度要降低 ， 在高温情况下 ( 4 5 05 4 0 o C) 晶界 强度 比晶粒本身的强度低 ， 导致晶粒彼此脱离 ， 产生 晶界裂 纹。金相 法是一种 非破坏性 的寿命 预测方 法 ， 可直接在管道上用手提式金相显微镜检查 ， 或复 膜后用 电子显微镜或光学显微镜 观察 ， 通过对金 相 组织 ， 析出相的尺寸和间距 ，
5、蠕变孔穴的形态 、 大小 、 分布 、 数量的分析来确定寿命的各个阶段 ， 按不 同的 阶段分别采取措施。 3 锅炉高温管道的基本检测方法 锅炉的主蒸汽管道其工作温度在 4 5 05 4 0之 间 ， 工作压力在 3 8 2 l 5 3 MP a 之间， 当锅炉运动达 到 1 X l o 5 h ， 主蒸汽管道 的蠕变 量超过 1 时 ， 可 能 进人蠕变 的加速 阶段 ， 结合大修每次必须进行蠕变 狈 0 量 ， 对于运行时间超过 1 X l o 5 h以上 的锅炉， 应缩 短蠕变测量间隔时间。进行蠕变测量 时， 应选择蒸 汽温度较高的水平监视段 ， 进行组织性质变化及 蠕 变测量， 蒸汽温
6、度大于 4 5 0 o C， 主蒸 汽管道和再 热蒸 汽管道应装设 蠕变监督段 ， 监督段一般应设置在靠 近过热器和再热器出口联箱的水平管道上 。主蒸汽 管和再热蒸汽管道的监督段上必须设置三个蠕变测 量截面 ， 对每条管道蠕变测量截面 的总数不得 少于 l 0个 ， 直管段上蠕变测量 的位置离焊缝 或支 吊架距 离不得小于 1 m， 至弯管起弧点不得小于 0 7 5 m。 蠕变测点 的测量方法 ： 用千 分 尺测量蠕变测 量 截面直径方法， 为实现每次测量都在 固定位置上 ， 需 在测量截面 的钢 管直 径两端 的外 表 面焊 上蠕变 测 维普资讯 http:/ 第 1 期 刘鸣娟等： 当前电
7、厂锅炉高温管道的蠕变检测 2 5 点。蠕变测点有两种形式： A、 球头蠕变测点头。B 、 自动对心蠕变测点头。每个测 量截面测 点的数量 ， 对外径 D W 3 5 0 m m蒸汽管道和联箱 ， 每个蠕变测 量截面的蠕变测点至少应有 4个 ( 两对 ) ， 分布在相 互垂直 的直径端点上。D W3 5 0 m m蒸汽管道和联 箱 ， 每个蠕变测量截面 的蠕变测点应有 8个( 4对 ) ， 分布在互相成 4 5 。 的截面直径 的端点上。测点应用 与管 道 及 联 箱 相 同 的钢 材 制 成。测 点头 必 须 用 1 C r l 8 N i 9 T i 不锈钢制成 ， 实 际测量时 ， 应 由
8、检验人员 用专用千分卡尺进行测量 ， 测量数据( 。 2 ) 应准 确 、 可靠 ， 同时测量管壁温度 ， 根据所测数据计算蠕 变量 ， 出具蠕变速度及蠕变变形报告 ， 并与原始监察 段试验数据进行对 比， 为判断主蒸 汽管道工作的可 靠性提供科学依据。 4 结束语 对 于 已运 行 2l O s h锅 炉， 材 料 为 1 2 C r M o 、 1 5 C r M o 、 1 2 C r M o V、 1 2 C r l Mo V的主蒸汽管道， 实测最大 蠕变相对变形量小于 0 7 5 ， 或最大蠕变速度小于 0 5 5 1 0 h ， 且监视段钢 中碳化物 内含钼量 占钢中 含 量 的
9、比 值 ，1 2 C r M o 、1 5 C r Mo钢 不 超 过 8 5 ， 1 2 C r M o V、 1 2 C r l M o V不超过 7 5 ， 可继续运行1 1 0 s h 。 目前 ， 对现役 机组 的 电厂锅炉 ， 最 现实 的问题 是 ， 经过这么多年的运行 ， 其高温管道 ( 主蒸汽 、 再热 热段 ) 多少存在一些 问题 ， 这些问题是否威胁锅炉安 全运行?这些 问题 的出现是否意味着管道安全寿命 的终止?如何 以检测手段获得蠕变量来预测管道的 剩余寿命?另外 ， 高温管道 的蠕变并非单独存在 ， 我 们知道影响管道寿命的因素很多 ： 持久强度、 蠕变极 限、 疲
10、劳强度、 腐蚀 的交互作用等。为了保证管道安 全运行 ， 预测管道的剩余寿命是 目前分析的主要 手 段 ， 通常采用 ； 一 、 综合材质鉴定法 ， 二 、 等温直线法 ， 三 、 寿命损耗参 数法 ， 四、 参数 法 ， 五 、 金相 法 ， 六 、 密 度法 。通过这些综合检验 ， 我们可 以得知 主蒸汽管 道在高温长期运动 中， 金属组织 、 力学性 能 、 珠光体 和球化碳化物等情况 。从而判断产生蠕变裂纹 的可 能性， 预测产生蠕变裂纹的时间， 提前预防蠕变裂纹 的产生 ， 为电厂安全运行提供可靠科学依据 。 2 0 0 3 真空冶金 、 真空热处理 、 真空冶金涂层学术研讨会 暨真
11、空冶金专业委员会年会会议及征文( 第一轮 ) 通知 经中国真空学会真空冶金专业委员会研究， 拟定 于 2 0 0 3年 8月初在 张家界召开真空冶金、 真 空热处 理、 真空冶金涂层学术研讨会 暨真空冶金专业委员会 年会。在会议召开期间， 将邀请国内、 外著名专家、 学 者作大会学术报告； 并就各会议议题分别进行专题学 术交流。届时还将展示国内、 外相关领域的最新科研 成果和技术。现将会议及征文事项通知如下： 一 、会议议题及征文内容 1 炉外精炼技术 ( R H、 V D 、 V O D、 V H D等 工艺及 设备研究) 2 真空冶炼( 感应熔炼、 电子束熔炼、 电弧熔炼、 有色金属的提纯
12、和蒸馏等工艺及设备研究) 3 真空热处理( 真空退火、 淬火、 烧结、 钎焊 等技 术及 设备研 究) 4 真空冶金涂层( 硬质涂层、 耐腐蚀涂层、 耐摩擦与 自润滑涂层、 其它特种涂层及表面改性技术等研究) 5 纳米新材料 的真空制备技术 6 真空技术及应用 二 、 征 文要 求 1 论文摘要( 2 0 O 一 4 0 0字) 务于 2 10 3 年 3月 1 5 i 3 前寄至 1 1 0 0 0 4 东北大学 1 0 2 真 空冶金会务组 ( 注 ： 论文摘要需注明作者单位、 姓名和联系电话) 2 论文需打印输出一份务于 2 10 3年 5月 1 5 i 3 前 寄至 1 1 0 0 0
13、 4东北大学 1 0 2 真空冶金会务组， 同时以 w o r d 2 0 0 0文档寄盘或发 E m a i l 至n e u 1 2 3 1 6 3 t o m 3 论文经会议专家评 审委 员会评 审合格后编 入 正式论文集。 由于拟定学术会 前 出版论文摘要集 ， 敬请按时寄稿 ， 否则将不能收录。 三、 凡参加科研成果和产 品展 示的单位及 个人 请务于 2 0 0 3年 6月 3 O日前与我处联 系。 四、 联系方式 联系电话 ： ( 0 2 4 ) 8 3 6 8 7 6 1 8 ( 0 2 4 ) 8 3 6 8 7 6 1 5 传真： ( 0 2 4 ) 2 3 9 1 3 8 9 9 联系人： 王庆 陈亚男 姜澄 维普资讯 http:/