浅析超温对一些电厂锅炉用钢使用寿命的影响

浅析超温对一些电厂锅炉用钢使用寿命的影响

陈义东

陈义东

（大唐国际抚州发厂江西省抚州市344126）

摘要：利用Larson-Miller公式计算了锅炉用钢15CrMo、12Cr1MoV、T91/P91、T92/P92在不同超温度数下的使用寿命。分析了电厂锅炉受热面管超温的原因并提出了相应的解决方法和控制措施。

关键词：超温；使用寿命；Larson-Miller

随着社会的不断发展，社会需求电量也在节节攀升。火力发电厂也不断在淘汰小参数机组。转而发展高参数、大容量的机组。这对钢材的要求的也不断提高。一些物理化学性能好的钢材，如15CrMo、12Cr1MoV、T91/P91、T92/P92被广泛使用于超临界、超超临界机组的炉内外管。但是由于运行操作调整不当和检修工艺不达标等原因，会使这些管材超出设计温度使用，造成管材超温过热。超温过热又会使材料组织老化，导致其性能下降，严重者可能导致超温爆管。而超温爆管一般都是发生在机组运行期间，一方面影响机组安全稳定运行，一方面也给检修带来比较大的困难。对管材超温进行使用寿命分析，有利于防范超温爆管风险，减少经济损失。

1.导致电厂锅炉受热面管超温的原因

1.1安装、检修工艺不合格导致的管子超温。由于安装、检修工期都会比较短，时间紧，所以对一些检修步骤就不会完全按照标准来执行。在追求进度的过程，可能会采取气割对管子进行切割，而切割形成的铁水会流入管内，冷却后会形成硬质氧化物。由于超超临界有些受热面管管径都比较小，有的部位还装有节流孔，通流面积较小，这些氧化物可能导致管内堵塞，流通面积减小，导致介质无法及时冷却受热面管，引起超温。此外，在更换管子打磨坡口时，没有按照要求使用水溶性纸填充管口，而使用其他物品堵住管口，打磨完坡口没有及时取出，或者没有封堵管口，导致杂质落入管内，以及在安装时没有及时清理管内杂质，也都有可能导致堵塞，引起过热。

1.2吸热不均匀导致的超温。再热器、过热器管排在长期运行过程中或者安装不当导致横向节距不均匀，在横向节距较大的部位，烟气阻力小，烟气流速大，容易形成烟气走廊，管排吸热量增大，而其他部位的管排吸热量反而减小。而且，由于炉内管排工作环境恶劣，容易导致局部结渣或者积灰，或者水质不达标，导致管内结垢，也会弱化传热效果，降低炉管冷却效果，引起超温。此外，运行操方式不当也会引起吸热不均匀。如没有调整好炉内火焰偏斜或者各层燃烧器风粉没有分配均匀，都会导致吸热不均，形成热偏差，甚至导致超温。

2.超温对钢材寿命的影响

当材料工作环境温度较低时，材料的蠕变现象不明显；但是当材料长期处于高温环境时，蠕变现象就会变得很明显。Larson-Miller方法是在1952年提出的，应用较为广泛，是最早的通过短时蠕变试验数据外推长时蠕变寿命的方法[1]。公式如下：

图1温度对材料使用寿命的影响

从图1中可以明显看出：金属材质15CrMo、12Cr1MoV、T91/P91、T92/P92的使用寿命随着超温度数的增加而不断缩减，其中T92/P92随着温度的增加使用寿命缩减速度最快。而且超出使用设计温度10℃，材料的使用寿命缩短超过设计使用寿命的一半，随着超温度数的增加，使用寿命减少速度变缓，当超温度数超过40℃时，钢材使用寿命已低于1万h且趋于0h。

3.电厂金属管材超温的控制和预防措施

超温过热对电厂管材使用寿命的影响明显，为了能够保证管材使用寿命尽可能的长，可以从运行调控和检修工艺来减少超温的发生。

3.1运行方面

在机组运行期间要做好燃烧调整，使炉膛火焰中心保持在一个合适位置，防止火焰出现偏斜。合理分配锅炉一二次风，保证炉内燃烧完整。有针对性的对超温的锅炉进行燃烧调整，对超温管找到合适的运行方式。加强吹灰工作，保证吹灰器的正常投用。加强炉水管理，给水pH值符要求。监督壁温变化，对经常发生超温和爆管的区域加装测点，当壁温超温报警时，及时调整运行方式，及时投用减温水和调整尾部烟道烟气挡板开度。

3.2检修方面

制定好检修计划，利用停炉机会有计划性对锅炉受热面进行整治。对腐蚀、磨损、胀粗严重超标的管材进行更换。严格控制好检修工艺，做好检修验收工作。做好金属监督工作，停炉后测量炉管金属层厚度和内壁氧化皮厚度，当氧化皮超标时，及时换管。在对锅炉受热面检查时，对那些出列、错列的管排，以及容易形成烟气走廊的区域，做好防护措施，让管排受热均匀。对受热面管表面结焦严重的区域制定好相应的处理解决方案。对于焊口要注意严禁出现夹渣、气孔、未焊透等质量问题。

4.结语

长期处于高温状态，会使金属材质组织恶化，蠕变变形加剧，缩短金属管材的使用寿命。对此，为了防止在机组运行期间造成超温爆管，影响经济效益。运行过程要做好燃烧调整，加强监督，检修要做好计划，严格把控质量，预估好每根管子的剩余寿命，合理的更换管子，减少防止过热爆管事故的发生，保障机组平稳运行。

参考文献：

[1]HuiL.Guo-PingXU.Researchoflarson-millercreeplifeprediction[J].JournalofShanghaiNormalUniversity，2009

[2]DLT715-2015火力发电厂金属材料选用导则

[3]杨瑞成.傅公维.王凯旋.王晖.15CrMo耐热钢Larson-Miller参数值的确定与应用.兰州理工大学学报[J]，2004，30（3）：27-30

[4]杨瑞成.傅公维.王凯旋.王晖.珠光体耐热钢Larson-Miller参数的确定与验证.兰州理工大学学报[J]，2002，28（3）：23-26

[5]戴长清.田富强.轩福贞.锅炉管道用9-12%Cr钢Larson-Miller公式C参数确定.化工设备与管理[J]，2010，47（1）：55-58