CN113029075B - 现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法 - Google Patents

现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，包括以下步骤：1)获取大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息；2)根据大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息构建第一处理阈值，进行相应分析和判别；3)获取大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据；4)分析大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据，并根据分析结果分段设置第二处理阈值；5)根据分段设置的第二处理阈值构建不同老化程度对应的阈值处理区间，然后根据不同老化程度对应的阈值处理区间评估待测火电厂用高温奥氏体钢炉管的老化程度，该方法能够实现对火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度进行判别。

Description

现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的 方法
技术领域
本发明属于火电厂锅炉受热面安全监测领域，涉及一种现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法。
背景技术
近十年来，国内陆续新建和投运了很多600MW、660MW超(超)临界机组，相比亚临界机组，参数得到了提高，锅炉高温受热面炉内大规模的采用了TP304H、TP347H等奥氏体组织材料，大罩内与出口侧集箱连接的短管大都采用T91/T92等材料，典型结构布置如图1。
随着锅炉服役条件的恶劣和服役时间的增加，很多机组累计运行时间已超10万小时，近几年高温受热面TP347H炉管由于材料老化性能劣化导致的爆管现象频发。炉管泄露停机后，受限于调停、工期短等原因，需要短时间内确定老化区域及老化严重和性能劣化的管子，进行割管取样甚至更换。
目前，针对TP347H等奥氏体钢炉管的现场检验监督，通常采取宏观、壁厚、管径、硬度、金相检验，奥氏体钢由于其具有良好的塑性，常规的宏观、壁厚和管径测量针对性不强，现场金相检验和现场硬度检测，受限于仪器的影响，存在一定的误差，且检验时间长，效率低，很难满足现场的检验工期和质量要求。因此，需要探求一种方法，可用于现场快速有效的判断TP347H等奥氏体钢炉管老化损伤程度。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，该方法能够实现对火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度进行判别。
为达到上述目的，本发明所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法包括以下步骤：
1)获取大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息。
2)根据大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息构建第一处理阈值区间，进行相应分析和判别。如壁厚和管径超标，对超标管对应的炉内奥氏体钢管热负荷最高的部分采取金相检验判别，如现场不具备金相检验条件，转至步骤3)；对于壁厚和管径不超标情况，转至步骤3)。
3)获取大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据。
4)分析大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据，并根据分析结果分段设置第二处理阈值。
5)根据分段设置的第二处理阈值构建不同老化程度对应的阈值处理区间，然后根据不同老化程度对应的阈值处理区间评估待测火电厂用高温奥氏体钢炉管的老化程度。
步骤1)的具体操作为：
测量大罩内高温受热面出口侧各管屏管子的硬度及管径，并以此构建大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息。
步骤2)中，
针对同一根管子上2个不同位置的测量数据，分别取其最小边界值或最大边界值，以设置第一处理阈值。
步骤3)中，
对大罩内高温段出口侧各屏中的T91/T92管子进行内壁氧化皮厚度测量，其中，各管子均选取3个测量点，1个测量点位于TP347H/T91异种钢焊缝上方5～30mm之内，其余两个测量点分别位于TP347H/T91异种钢焊缝上方150～300mm和300～500mm之间。
步骤4)的具体操作为：
获取同一根管多个位置的T91/T92段内壁氧化皮的测量数据，取其最大值，然后分别以0.60mm、0.55mm、0.50mm、0.40mm、0.30mm为节点建立不同老化程度对应的阈值处理区。
当高温受热面出口侧炉管大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度位于不同的阈值处理区间时，则对应同一根奥氏体钢炉管内热负荷严重部位的老化程度。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法在具体操作时，根据大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息构建第一处理阈值区间，进行相应判别，转入后续步骤，然后分析大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据，并根据分析结果分段设置第二处理阈值，根据分段设置的第二处理阈值构建不同老化程度对应的阈值处理区间，并依次评估待测火电厂用高温奥氏体钢炉管的老化程度，操作方便、简单。
附图说明
图1为典型600MW、660MW超临界机组高温受热面的布置图；
图2为本发明的处理流程图；
图3为某600MW超临界机组锅炉高温受热面炉管大罩内的T91段内壁氧化皮测量结果图；
图4为某600MW超临界机组对应炉内高温受热面管子中一管段的金相组织图；
图5为某600MW超临界机组对应炉内高温受热面管子中另一管段的金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法包括以下步骤：
1)获取大罩内T91/T92钢管径和硬度检测数据。
针对大罩内高温段出口侧每1屏每1根管子均进行测量，每根管子选取1～2个测量点，测量位置均位于T91/T92管段上,其中，1个测量点位于TP347H/T91(T92)异种钢焊缝上方5～30mm范围内，另外1个测量点位于TP347H/T91(92)异种钢焊缝上方150～300mm范围内，测点位置如图1所示。
2)根据大罩内T91/T92钢管径和硬度检测数据，设置第一处理阈值。
针对每根管指定的2个位置进行管径测量，分别取其最大值；针对每取每根管子2个位置的硬度测量数据，如测量硬度值≤250HB时，取其最小值，否则，则取其最大值，然后建立第一处理阈值，具体如表1所示。
表1
3)获取大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据。
针对大罩内高温受热面出口侧每1屏每1根管子均进行测量，选取3个测量点，测量位置均位于T91/T92管段上,其中，第1个测量点应位于TP347H/T91(或T92)异种钢焊缝上方5～30mm之间，另外2个测量点分别位于TP347H/T91(或92)异种钢焊缝上方150～300mm和300～500mm之间。测点位置如图1所示。
4)分析大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据，并根据分析结果分段设置第二处理阈值。
5)根据分段设置的第二处理阈值构建不同老化程度对应的阈值处理区间，然后根据不同老化程度对应的阈值处理区间评估待测火电厂用高温奥氏体钢炉管的老化程度。
对于每根管多个位置的T91/T92段进行内壁氧化皮壁厚测量，分别取其最大值，然后以0.60mm、0.55mm、0.50mm、0.40mm、0.30mm为节点建立阈值处理区间。
当高温受热面出口侧炉管大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度位于不同的规则区间时，则同1根管炉内热负荷最高部位的老化程度对应为该奥氏体钢管最严重部位的老化程度。
另外，还包括：针对TP347炉管老化损伤的程度，给出最终处理建议。
综合测量的T91/T92段内壁氧化皮厚度数据及管径、硬度，得出炉内奥氏体钢的老化损伤程度，并给出最终的处理建议，更好的指导电厂技术人员及时有效的实施开展后续工作，具体如表1及表2所示。
表2
实施例一
将本发明应用于已经在国内多个600MW、660MW超(超)临界机组上使用，包括东方锅炉厂、哈尔滨锅炉厂等国内主要动力设备制造商近10多年来投产的锅炉，为电厂和相关检验单位技术人员针对爆管或调停时间紧迫等不利情况下，快速判定高温受热面整体TP347H炉管老化程度并针对性给出处理建议，保证锅炉的安全运行，提供了很大的技术支持和保障。
以某电厂为例，将该方法的实施方式介绍如下：
某电厂高温过热器出口侧TP347H管段爆管，现场初步分析为炉管长时超温，材料老化严重性能劣化导致的爆管，因爆管抢修，调度留出的抢修时间很紧，要求在最短时间内，找出老化程度严重和风险隐患大的管子进行更换。
1)对大罩内高温过热器管进行管径和硬度检测，共计测量32屏，每屏21割管，测量位置为出口侧异种钢焊缝TP347H/T91上方的T91段母材，距离焊缝20mm。
2)根据测量结果，高温过热器所有管子出口侧T91段(紧贴异种钢焊缝位置)胀粗率均低于0.6％，无明显胀粗现象；硬度检测发现1根管子硬度＜155HB，建议更换T91管段。
3)对大罩内高温过热器管进行内壁氧化皮厚度测量。共计测量32屏，每屏21根管，测量位置为出口侧异种钢焊缝TP347H/T91上方的T91段母材，距离焊缝20mm和300mm处，分别各测1点。
4)分析所有测点位置的内壁氧化皮厚度的结果，最终确定共有5根管子内壁氧化皮厚度≥0.55mm，最大为0.65mm，其中，1根与前面提到的硬度低于155HB的管子刚好对应，检测结果表明，内壁氧化皮厚度≥0.60mm的有2根管，内壁氧化皮厚度≥0.50mm的累计有23根管，氧化皮厚度≥0.45mm累计85根；氧化皮厚度≥0.40mm累计174根，占受检部件的26％，如图3所示；氧化皮厚度大于等于0.35mm的总计306根，占受检部件的45.5％；氧化皮厚度≥0.30mm总计504根，占受检部件的75％。
5)从内壁氧化皮厚度测量结果初步判定，该台锅炉高温过热器出口侧整体存在老化现象，参照测量结果，对炉内TP347H不同位置管段进行割管取样，试验分析，试验结果与内壁氧化皮厚度测量结果基本吻合，部分试验结果如图4及图5所示。
6)依据测量情况，结合实际，建议电厂对上述5根T91段内壁氧化皮厚度≥0.55mm的管子(其中1根硬度低于160HB)对应的炉内顶棚下方出口侧长5m的TP347H管段进行了更换。电厂按照建议进行更换处理后，提前于预定时间顺利启动并网发电，并连续安全运行1年半后，结合计划的后续检修周期进行整体的更换改造。

Claims (6)

1.一种现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)获取大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息；
2)根据大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息构建第一处理阈值区间，并对壁厚和管径进行相应分析和判别，如壁厚和管径超标，对超标管对应的炉内奥氏体钢管热负荷最高的部分采取金相检验判别，如现场不具备金相检验条件，转至步骤3)；对于壁厚和管径不超标情况，转至步骤3)；
3)获取大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据；
4)分析大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度的检测数据，并根据分析结果分段设置第二处理阈值；
5)根据分段设置的第二处理阈值构建不同老化程度对应的阈值处理区间，然后根据不同老化程度对应的阈值处理区间评估待测火电厂用高温奥氏体钢炉管的老化程度。
2.根据权利要求1所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：
测量大罩内高温受热面出口侧各管屏管子的硬度及管径，并以此构建大罩内T91/T92钢管径和硬度检测信息。
3.根据权利要求1所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，其特征在于，步骤2)中，
针对同一根管子上2个不同位置的测量数据，分别取其最小边界值或最大边界值，以设置第一处理阈值。
4.根据权利要求1所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，其特征在于，步骤3)中，
对大罩内高温段出口侧各屏中的各管子进行测量，其中，各管子均选取3个测量点，其中，1个测量点位于TP347H/T91异种钢焊缝上方5～30mm范围内，其余两个测量点分别位于TP347H/T91异种钢焊缝上方150～300mm范围内及300～500mm范围内。
5.根据权利要求1所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，其特征在于，步骤4)的具体操作为：
获取同一根管上多个位置的T91/T92段内壁氧化皮的测量数据，再取其最大值，然后分别以0.60mm、0.55mm、0.50mm、0.40mm、0.30mm为节点建立不同老化程度对应的阈值处理区。
6.根据权利要求1所述的现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法，其特征在于，当高温受热面出口侧炉管大罩内T91/T92钢内壁氧化皮厚度位于不同的阈值处理区间时，则对应同一根奥氏体钢炉管内热负荷严重部位的老化程度。
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GR01 Patent grant
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