CN113111507A - 一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，包括步骤：对锅炉超温情况进行详细的资料调研，根据资料确认受超温影响的部件、超温幅度、超温时间；对受超温影响部件选取超温影响最大位置进行现场理化检验，更换蠕变超标、组织老化超过5级甚至相变部件；对未达到更换指标的部件进行寿命损耗计算，确认材质受损程度及运行的安全性；将寿命损耗结果与现场理化结果相对应，综合评估部件的材质安全性。本发明可以在锅炉出现严重超温后对蒸汽系统进行评估，快速找出系统的不安全部件，为锅炉后续安全运行提供技术支撑，为电力的安全生产提供保障。

Description

一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法
技术领域
本发明属于金属材料寿命评估技术领域，具体涉及一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法。
背景技术
电站机组运行中,由于燃煤变化、燃烧控制不当、炉膛出口烟温高、炉内热负荷偏差大、风量不足、燃烧不完全、烟道局部积灰、减温水投停不当、机组启停及事故处理不当等情况都会造成锅炉超温，超温幅度、时间的人不同会造成的蒸汽系统中不同部件材料损伤程度不同，如锅炉严重超温后不能正确评判部件的材料损伤，在机组再次启动后会造成设备失效引起的非停甚至是人身伤亡事故。目前，国内没有一套成体系的对严重超温后部件进行评估的方法，大多是依据运行检修人员经验。因此，有必要提出一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，为电厂的后续决策提供技术依据。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，该方法可以在锅炉出现严重超温后对蒸汽系统进行评估，快速找出系统的不安全部件，为锅炉后续安全运行提供技术支撑，为电力的安全生产提供保障。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，包括以下步骤：
步骤1：对锅炉超温情况进行的资料调研，根据资料确认受超温影响的部件、超温幅度、超温时间，对于受超温影响的部件，找到超温影响最大位置；
步骤2：对受超温影响部件选取超温影响最大位置进行外观观察、蠕胀测量、硬度检验、金相分析理化检验，若蠕胀超标、硬度超过标准要求的上限、组织老化超过5级甚至相变，立即更换；
步骤3：对材质劣化但未达到立即更换指标的部件进行额外寿命损耗计算，确认材质受损程度及运行的安全性；
步骤4：将寿命损耗结果与现场理化结果相对应，综合评估部件的材质安全性。
本发明进一步的改进在于，步骤1确认超温影响位置需要先查找运行超温数据，若超温部件数据缺失，综合汽水流程、炉膛两侧温差、受热面管温差和部件压力数据综合研判。
本发明进一步的改进在于，步骤2所进行的蠕胀测量，与之前同部位的检验记录比较，若之前未进行检验，并考虑部件不同供货的标准中对公称外径偏差的不同要求。
本发明进一步的改进在于，步骤2所进行的硬度检验，采用布氏硬度计，若采用现场里氏硬度计，则确认刚性支承和耦合是否满足标准要求，并确认里氏硬度的修正系数。
本发明进一步的改进在于，步骤2所进行的金相分析，比照同部位、同材质之前的检验记录，如没有之前的检验记录，则比照同材质未受超温影响部件的组织做出研判。
本发明进一步的改进在于，步骤3具体包括以下实现步骤：
1)分析运行数据，包括系统部件的超温延续时间，最高超温幅度，超温时部件运行压力，并综合考虑部件烟气和蒸汽温度差、部件不同部位温度差；
2)对超温部件进行应力分析，采用内插和有限外推的方法来判断超温过程中部件的实际应力是否超过许用应力值，若部件超温时的实际应力超过或等于材料许用应力，说明寿命损耗较大，与现场理化检验结果进行对照，并扩大相关部件的检验范围；
3)分析计算部件材料蠕变持久性能，当部件的应力超过当时温度下的许用应力时，部件的蠕变寿命损耗则超过正常工况，为了估算超温过程中额外的蠕变寿命损耗，掌握相关材料在不同温度下的蠕变持久性能；由于蠕变持久性能大都只能覆盖材料适用的工作温度，若超温幅度超出相关标准材料中的要求，在原有基础上进行外推，为不超过保证外推值准确性，外推性能的超温幅度不超过50℃；
4)依据larson-Miller方法拟合材料蠕变持久的应力-温度-寿命关系式，将超温延续时间、超温幅度、超温时压力，估算的超温时许用应力代入进行额外最大寿命损耗进行计算，额外损耗越大，材质受损程度越大，运行的安全性越低。
本发明进一步的改进在于，该方法不需要对相关部件割管试验，评估周期较短，该方法避免了超温后不经评估立即启机造成的安全事故或锅炉蒸汽系统部件无针对性的大量更换，并能为部件安全运行提供技术保障。
本发明至少具有以下有益的技术效果：
本发明所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，通过详细的资料调研、针对性的现场理化检验、寿命损耗计算，可以准确地对锅炉严重超温后蒸汽系统部件材质安全性进行评估，不需要对相关部件割管试验，评估周期较短。本发明避免了超温后不经评估立即启机造成的安全事故或锅炉蒸汽系统部件无针对性的大量更换，并能为部件安全运行提供技术保障，具有极大的经济效益和社会效益。本发明针对的是蒸汽系统部件的材质评估，不包括焊缝等部位损伤评估。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明提供的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，包括以下步骤：
步骤1：对锅炉超温情况进行详细的资料调研，根据资料确认受超温影响的部件、超温幅度、超温时间，对于受超温影响的部件，需找到超温影响最大位置；
步骤2：对受超温影响部件选取位置进行现场外观观察、蠕胀测量、硬度检验、金相分析等理化检验。超温影响部件理化指标一定会出现劣化，若蠕胀超标、组织老化超过5级甚至相变，须立即更换；
步骤3：对材质劣化但未达到立即更换指标的部件进行寿命损耗计算，确认材质受损程度及运行的安全性，具体包括以下实现步骤：
1)分析运行数据，系统部件的超温延续时间，最高超温幅度，超温时部件运行压力，还需综合考虑部件烟气和蒸汽温度差、部件不同部位温度差；
2)对超温部件进行应力分析，采用内插和有限外推的方法来判断超温过程中部件的实际应力是否超过许用应力值，若部件超温时的实际应力超过或等于材料许用应力，说明寿命损耗较大，应与现场理化检验结果进行对照，并适当扩大相关部件的检验范围；
3)分析计算部件材料蠕变持久性能，当部件的应力超过当时温度下的许用应力时，部件的蠕变寿命损耗就会超过正常工况，为了估算超温过程中额外的蠕变寿命损耗，就需要掌握相关材料在不同温度下的蠕变持久性能，由于蠕变持久性能大都只能覆盖材料适用的工作温度，若超温幅度较大，需要在原有基础上进行外推，并添加一定安全系数；
4)依据larson-Miller方法拟合材料蠕变持久的应力-温度-寿命关系式，将超温延续时间、超温幅度、超温时压力，估算的超温时许用应力代入进行最大寿命损耗进行计算。
步骤4：将寿命损耗结果与现场理化结果相对应，综合评估部件的材质安全性。
实施例一
对某电厂锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估，具体实施步骤及结果如下：
1)查阅技术资料，确认了一次蒸汽系统及二次蒸汽系统部件的材质、规格及相关热力指标，掌握了整个超温过程中锅炉左侧二次蒸汽出口温度最高值已达到705.6℃，一次蒸汽温度出口温度最高值为660.1℃，而设计值为540℃。
2)一次蒸汽系统及二次蒸汽系统部件进行理化检验，发现部件存在蠕胀值超标、组织老化严重、硬度值降低现象，炉内受热面最为严重。对蠕胀超标、组织老化超过5级及相变部件进行更换，其余组织老化、硬度值降低部件转入后续寿命损耗计算。
3)对未更换部件进行寿命损耗计算，由于超温幅度大，材料蠕变持久性能只能外推。结果表明部件进行虽然超温的幅度较大，如果按最严重情况的温度压力持续运行，部件的寿命最短只有数十小时，但因为超温的时间较短，特别是温度和压力都很高的持续时间较短，部件的累计额外寿命损耗有限，损耗最严重的一次汽系统中出口集箱累计额外寿命损耗为1.07％。
4)综合评估结果认为更换蠕胀超标、组织老化超过5级及相变部件后，各部件寿命损耗较低，材质状态满足正常运行需要，不需要大面积更换锅炉部件。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对锅炉超温情况进行的资料调研，根据资料确认受超温影响的部件、超温幅度、超温时间，对于受超温影响的部件，找到超温影响最大位置；
步骤2：对受超温影响部件选取超温影响最大位置进行外观观察、蠕胀测量、硬度检验、金相分析理化检验，若蠕胀超标、硬度超过标准要求的上限、组织老化超过5级甚至相变，立即更换；
步骤3：对材质劣化但未达到立即更换指标的部件进行额外寿命损耗计算，确认材质受损程度及运行的安全性；
步骤4：将寿命损耗结果与现场理化结果相对应，综合评估部件的材质安全性。
2.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，步骤1确认超温影响位置需要先查找运行超温数据，若超温部件数据缺失，综合汽水流程、炉膛两侧温差、受热面管温差和部件压力数据综合研判。
3.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，步骤2所进行的蠕胀测量，与之前同部位的检验记录比较，若之前未进行检验，并考虑部件不同供货的标准中对公称外径偏差的不同要求。
4.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，步骤2所进行的硬度检验，采用布氏硬度计，若采用现场里氏硬度计，则确认刚性支承和耦合是否满足标准要求，并确认里氏硬度的修正系数。
5.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，步骤2所进行的金相分析，比照同部位、同材质之前的检验记录，如没有之前的检验记录，则比照同材质未受超温影响部件的组织做出研判。
6.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，步骤3具体包括以下实现步骤：
1)分析运行数据，包括系统部件的超温延续时间，最高超温幅度，超温时部件运行压力，并综合考虑部件烟气和蒸汽温度差、部件不同部位温度差；
2)对超温部件进行应力分析，采用内插和有限外推的方法来判断超温过程中部件的实际应力是否超过许用应力值，若部件超温时的实际应力超过或等于材料许用应力，说明寿命损耗较大，与现场理化检验结果进行对照，并扩大相关部件的检验范围；
3)分析计算部件材料蠕变持久性能，当部件的应力超过当时温度下的许用应力时，部件的蠕变寿命损耗则超过正常工况，为了估算超温过程中额外的蠕变寿命损耗，掌握相关材料在不同温度下的蠕变持久性能；由于蠕变持久性能大都只能覆盖材料适用的工作温度，若超温幅度超出相关标准材料中的要求，在原有基础上进行外推，为不超过保证外推值准确性，外推性能的超温幅度不超过50℃；
4)依据larson-Miller方法拟合材料蠕变持久的应力-温度-寿命关系式，将超温延续时间、超温幅度、超温时压力，估算的超温时许用应力代入进行额外最大寿命损耗进行计算，额外损耗越大，材质受损程度越大，运行的安全性越低。
7.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，该方法不需要对相关部件割管试验，评估周期较短。
8.根据权利要求1所述的一种锅炉严重超温后蒸汽系统材质安全性评估的方法，其特征在于，该方法避免了超温后不经评估立即启机造成的安全事故或锅炉蒸汽系统部件无针对性的大量更换，并能为部件安全运行提供技术保障。
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