某电厂#2锅炉末级过热器取样管试验分析

某电厂#2锅炉末级过热器取样管试验分析

杨明 ,房剑 ,王凌帆

西安热工院 陕西 西安 710000

摘要：华能安源发电有限责任公司#2锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司研制开

发的HG-1938/32.45/605/623/623-YM1型660MW超超临界二次再热锅炉。该锅炉为二次中间再热、超超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的直流锅炉、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、露天布置的π型结构。2018年3月，在#2锅炉检修中发现其末级过热器管向火面外壁存在明显腐蚀，局部存在腐蚀坑，腐蚀区域集中在炉前下弯头至上方2.5m范围。为保障机组的安全运行，查明腐蚀原因，华能安源有限责任公司对末级过热器炉前最外圈TP310HCbN管取样，委托西安热工研究院有限公司对取样管进行实验室检验。本文对此次试验进行了详细分

析。

关键词：锅炉末级过热器；取样；试验

1工作内容

对末级过热器TP310HCbN材质的取样管进行外观检查、金相检验、布氏硬度试验、室温拉伸试验，并对外壁腐蚀层及腐蚀裂纹进行扫描电镜能谱分析。

2试验结果与分析

2.1外观检查

取样位置位于末级过热器B侧数第18屏，炉前第1根管下弯头向上800mm处，管子规格为Φ60×13mm，材质TP310HCbN。经外观检查，取样管向火面存在明显腐蚀且外壁存在腐蚀坑，背火面未见明显腐蚀。

2.2金相检验

根据GB/T 13298-2015《金属显微组织检验方法》，对取样管制备环形金相试样，金相试样依次经过砂纸预磨和机械抛光，根据材质选择王水浸蚀后依据GB/T 13299-1991《钢的显微组织评定方法》在Zeiss LSM700型激光共聚焦显微镜下进行金相组织观察。

取样管向火面外壁存在腐蚀坑，金相试样上观测到的最深一处腐蚀坑深0.38mm；腐蚀坑底部与其附近的金相组织均为奥氏体，腐蚀部位的金相组织未发现异常；腐蚀坑旁的奥氏体基体存在1个晶粒深度的沿晶裂纹。取样管金相组织为奥氏体，晶内存在较多孪晶，晶内及晶界上均存在细小的析出物，其中主要分布在晶界上及晶界附近；说明取样管处于老化初期。

2.3布氏硬度试验

根据GB/T 231.1-2009《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》，在HB-3000C型布氏硬度试验机上对金相环样品进行布氏硬度试验，采用Φ2.5mm的硬质合金球，试验力187.5Kgf，保持时间12s，试验结果见表1。

试验结果表明，取样管硬度满足标准对新管要求，未发现异常。

表1  取样管布氏硬度试验结果（HB）

2.4室温拉伸试验

依据GB/T 2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》对取样管母材制备纵向拉伸试样。根据GB/T 228.1-2010《金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法》在SANS CMT5205型电子拉伸试验机上进行室温拉伸试验，结果见表2。

由表2可知，取样管的规定塑性延伸强度及抗拉强度满足ASME SA213《锅炉、过热器和换热器用无缝铁素体和奥氏体合金钢管子》对TP310HCbN新管的要求，但断后伸长率下降明显，不满足标准对TP310HCbN新管的要求。材料断后伸长率的降低与管子服役后晶界上连续分布的M23C6析出相有关，此试验结果与相关文献报道一致吻合。

表2  室温拉伸试验结果

2.5扫描电镜能谱分析

对存在腐蚀坑的抛光态金相样品，在Hitachi SU6600型扫描电子显微镜下对样品腐蚀产物及基体进行能谱试验，试验结果见表3，由能谱分析结果中可以看出，外壁腐蚀坑的腐蚀产物除正常的金属氧化物外，还存在较多的硫元素，在沿晶裂纹中亦发现一定量的硫元素，由此表明硫是造成此次腐蚀的主要腐蚀介质，腐蚀机理为高温硫腐蚀。

表3 扫描能谱试验结果（质量分数 wt%）

3结论与建议

3.1结论

经对送检的TP310HCbN材质的末级过热器管进行外观检查、金相检验、布氏硬度试验、室温拉伸试验及扫描电镜能谱分析，得到以下结论：

（1）取样管组织未见明显老化，硬度、规定塑性延伸强度、抗拉强度均满足标准对新管要求，但断后伸长率下降明显，已不满足标准对新管要求；

（2）管子外壁存在深度0.38mm腐蚀坑，腐蚀坑下存在1个晶粒深度的沿晶腐蚀裂纹，腐蚀机理为高温硫腐蚀。

3.2建议

（1）严格控制燃煤硫含量，并控制高温腐蚀区域的烟气温度；

（2）择机对管子采取防腐蚀喷涂；

（3）对存在高温硫腐蚀的末级过热器管加强监督检验，择机对Code case 2328-1及TP347HFG材质的管子进行取样分析；

（4）鉴于TP310HCbN材质的末级过热器管断后伸长率较低，建议在检修中避免管子的机械撞击。

参考文献：

[1]张凯. 锅炉末级过热器爆管的原因分析及预防[J]. 中国科技投资, 2017, 000(031):99-100.

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