超临界机组电厂锅炉高温受热面失效现状分析

超临界机组电厂锅炉高温受热面失效现状分析

王伟亮

身份证号:370786199601175432

摘要：电厂锅炉主体构件大多处于高温、高压环境中，其材质会随服役年限的增长而发生劣化，从而引起蠕变破坏，进而影响其使用寿命。当其组织与性能下降时，其抗拉、蠕变、耐久及冲击性能都会明显下降。有些零件如鼓，水冷壁，省煤器管等同样存在腐蚀，磨损，疲劳，失效等问题。对于调峰型发电机，在启动和停止频率较高的情况下，其各组成部分都有可能发生疲劳破坏。还有部分部件由于生产工艺上的诸多问题，使部件在运转时发生胀裂，造成部件损坏。在动力装置中，蠕变与疲劳是其最常见的表现形式。在实际应用中，多个故障机理共同作用是比较普遍的。

关键词：超临界机组电厂锅炉；高温受热面失效

在非常苛刻的工作条件下，对加热表面管道进行了改造。外层是高温烟气，内层是高温、压力的介质。失效事件频繁发生。为了改善电厂运行的安全、经济，对供热管道的破坏机制进行了深入的研究。采用多种手段，全面地分析、辨识了管道破坏的宏观特征、物理特性和破坏机理。为确保电厂的安全、可靠地工作，采取了相应的防范措施。

一、超临界机组电厂锅炉高温受热面失效型式

1.1过量失效

因为多种失效方式的综合作用、高电压的高温以及绝缘体的作用，每种元件往往具有多种类型的损伤。当网络中的网络负荷达到某个临界点时，网络中的网络功能就会发生破坏。锅炉里的烟和气体轮流通过过热器、终端过热器、水平烟囱过热器、尾部分为两条路，一条路穿过低温再生层，一条路穿过烟囱前通道的节油器，另一条路穿过下面两个旋转的空气加热器。

1.2疲劳失效

一个结点能够承受交替或周期性载荷，从而在结点内产生一个电压，即交流电压。在这样的交变电压作用下，疲劳失效就是失效的表现。所述的压强比所述的所述的拉伸强度要小，甚至比所说的要小。疲劳断裂也有一个时间过程，即裂纹形成、裂纹扩大和最终瞬间破坏。典型的裂缝由这三个部分组成，带有典型的贝壳或海滩条纹。

1.3腐蚀失效

在环境中，由于外界环境因素的影响，造成了对金属的化学、电化学等方面的破坏。零件的腐蚀破坏以重量损失、表面完整性及产品开裂为特征。常见的腐蚀失效类型有:高温氧化;低熔点氧化物腐蚀(高温腐蚀);烟气腐蚀;应力腐蚀;点蚀或点蚀;规模腐蚀;氢腐蚀。金属材料在长期恒应力作用下的塑性变形称为蠕变。蠕变可以发生在任何温度范围，除了在高温和高应变率。过热失效是材料在一定温度和应力下，在一定时间内发生的失效形式。它是电厂锅炉高温部件蠕变失效的具体表现。决定磨损规律的因素有:零件的运动学和动力学，表面的几何形状和传动质量，零件的工作条件和环境，零件与摩擦副材料的匹配，材料磨损过程的变化。磨损可分为五类:粘着磨损、磨料磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损和表面疲劳磨损。

1.4脆性断裂失效

材料强度急剧下降，其他具有机械性能微小变化的现象称为材料脆弱性。几乎没有塑料变形，破坏的过程非常快，几乎没有能量来吸收突然破坏的能量。只有脆弱的部分才能被脆弱的部分破坏。易破裂的负荷条件:静力负荷或冲击;当结上的应力超过材料弯曲强度时，就会发生塑性变形。如果这种努力进一步加强，可能会出现一种破裂，称为塑料破裂的拒绝。通常情况下，当静态过载或剧烈的能量冲击时，这种情况会发生。如果锅炉的营养水中含有更多的二氧化碳和氧气，那么在锅炉的生墙和水墙内就会产生腐蚀性元素，破坏锅炉内部的保护层，造成日蚀;如果炉内产生硫酸盐和氯化物，将大大加速腐蚀;如果烤箱的水中含有电离的氢氧化钠，那么在泥下就会产生高浓度的OH ，导致碱性腐蚀。

二、应对措施

2.1改进热表面材料选择的设计

采暖面的选用是确保其安全性和可靠性的重要保障，所以在选用材质时，一定要认真研究其运行条件，并对其进行适当的选用。吸热器表面材料既要满足强度、塑性、硬度、冲击强度、强度及疲劳等力学指标，又要耐高温、抗腐蚀、抗蠕变等力学特性。材料和吸热器的设计是减小热冲击面爆炸的重要依据，也为其它课题的研究奠定了理论和实验依据。

2.2旨在磨损、过热、炼焦和老化的措施

根据磨损的原因，可以优化热接收表面的配置和烤箱的构造，以减少结构错误导致雷管事故的可能性。根据锅炉运行工况,合理调节流速和气体烟雾、加强质量控制、脱硫剂和燃料剩余材料、尺寸和颗粒含量尽量减少热面磨损;原料,由于炭化现象,必须合理选择、优化燃烧控制转角减小出现结焦、定期检查设备表面的热随着年龄的增长。定期清洗和检查加热表面，以避免因使用故障而发生与雷管有关的事故。为了防止高温腐蚀，应优化燃料选择，尽量减少燃料中的碱性、硫、氯和其他物质的含量，并合理调节燃烧温度。为了控制水中氧气的腐蚀，可以控制锅炉中的水的质量，制定严格的水质量控制标准，二氧化氮和氧。在碱性腐蚀的情况下，管子内部的沉积物可以定期清洗和控制营养水中的碱液含量。

2.3充分利用一切可能进行修理的机会

每次需要检查的时候，都有一个计划，目标是提高烟雾和气体的高流量，一个经常发生的场景来检查、摸、测量和其他方法，全面进行四次防爆预防性检查。如果锅炉的营养水冷却墙的主要重点是三个喷口，靠近点火喷嘴，靠近除尘器，检查油井，以及炉子和管道的四个角落、磨损、损坏和电线拉伸。管子上的冷灰是否有洞，在高温下，如果有腐蚀和膨胀，应该测量残留的厚度和直径。在过热器和管箱应注意检查屏幕下方弯曲,以及对流过热器,进入第一或最后一部分蒸汽出口,以及在火灾的管芯温度处于蓄有圆筒袋。检查是否有磨损,斜横烟管靠近道路附近和端子是否自由扩展器盘管过热器管子间隙是否均匀等对省管煤炭重点应检查每三个系列、侧弯管系列和每个部门以及地方之间是否有接头和管炉墙附近,管磨损、有序、管恢复防锈板，检查抽屉里是否有污垢和其他物质。

2.4防止热表面泄漏

对锅炉安全、稳定运行可以使用大、小修理修理锅炉受热面,减少故障停止,确保电站顺利运作。飞灰污染防治处接头上在弯管、我们可以利用修理机会来修复中含有更多的二氧化碳和氧气，及时打磨、焊接、焊接残留物、修补管道和缺陷。如果节油器的悬管严重腐蚀，我们可以利用修理的机会来集中精力检查省级煤气管上的管理效率，通过维修能力，因此应特别注意其密封和腐蚀的发展。关于摩擦以及各级低温过热器管过热器前、后围盘,应当及时更换后碰撞汪薄层板,并检查其他部分相同的锅炉,在没有问题的情况下。由于悬管中低温过热管长期排气的问题，应利用维修机会集中精力检查省内燃煤管道的磨损情况，并建立一个直接的轴承，以防止涡旋形成以降低磨损。

结语

目前，国内已经投产的部分电厂在较长时间内工作在高温、高压力下。经过一段时间后，这个锅的材质就会老化，零件也会损坏。随着工作条件的不断变化，在很长一段时间里，锅炉管壁表面的温度急剧上升，其峰值温度已接近管壁的相变温度。管道在受到介质的挤压后，其力学性能下降，产生塑性变形，管道直径增大，管壁减小，管道很快破裂。通过合理的设计、施工及操作，可以有效地减少因爆破引起的事故，减少电厂的经济损失。

参考文献：

[1]张磊，陈媛等.超（超）临界机组焊接技术与工艺评定[M].北京：中国电力出版社,2018.

[2]张雪然,张磊.超临界机组电厂锅炉高温受热面失效分析[J].华东电力,2018,41(06):1390-1392

[3]蒋同军,蒋同香,等.浅析电厂锅炉受热面主要失效型式[J].山东工业技术,2017(24):178.