超临界机组锅炉不锈钢管爆原因及预防措施研究

摘要

随着中国电力行业的飞速发展，火力发电厂锅炉已经向高参数化迈进。随着2004年11月华能沁北电厂国内第一台600MW级超临界机组燃煤锅炉的投产，标志着中国发电用燃煤机组锅炉的蒸汽参数正式迈入超临界。锅炉能够在超临界参数下运行，则对锅炉部件用钢的材质等级有了更高的要求。因此，超临界机组锅炉的高温部件大量的使用马氏体不锈钢(T/P91等)和奥氏体不锈钢(TP347H等)等高强耐热钢。本文以电厂超临界机组锅炉高温受热面管发生的两例爆管事故为调查和研究的对象，通过进行失效分析，分别研究了两例爆管事故的事故原因，并通过失效分析，有针对性的提出相应的预防措施办法，为保证机组安全、稳定、经济运行以及预防此类事故的发生提供有效的技术支持。
　　通过对事故管样进行失效分析，并最终得出结论显示:管子长期超温运行是超临界机组锅炉受热面用马氏体不锈钢管发生爆管事故的主要诱因之一，而长期超温的主要原因源于两方面，一是炉内燃烧不均匀带来的受热面管子受热不均而引起的长期超温，二是受热面管热交换不畅导致长期超温。而超临界机组锅炉受热面用奥氏体不锈钢管弯管部位由于制造环节中未进行固溶化或固溶化处理不完全，则在运行中易产生晶间腐蚀，且在应力等外界因素的作用下，使得晶间腐蚀快速恶化，最终导致管子在运行中发生爆管事故。
　　因此，从以上两个爆管事故案例中可以吸取的经验是:一是要求奥氏体不锈钢管生产厂家应严格按照热处理工艺要求开展弯制后的固溶处理工序，且要严格执行产品使用前的质量验收制度，加大入厂前的制造质量抽检比例。二是增加受热面管的温度测点，加强对运行中受热面管子温度的监控。这样才能保证机组的长期安全稳定运行。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景意义

1．2 电站锅炉用不锈钢管的应用与发展

1．3 钢管的典型失效模式及失效分析方法研究

1．3．1 失效分析的意义

1．3．2 进行失效分析的重要性

1．3．3 零部件的失效原因及失效模式概述

1．3．4 爆管断裂失效模式

1．3．5 对爆管断裂失效模式进行失效分析的主要方法

1．4 超临界机组锅炉受热面不锈钢管爆管事故

1．4．1 超临界机组锅炉用高强耐热钢的发展及选用

1．4．2 不锈钢管爆管破裂的类型及爆口特征

1．4．3 关于奥氏体不锈钢的晶间腐蚀概述

1．5 本课题进行爆管断裂失效分析的方法

1．6 本章小结

第二章 超临界机组锅炉末级过热器管爆管分析

2．1 电站锅炉末级过热器简介

2．2 T91马氏体不锈钢高温性能分析

2．3 事故部件试样简况

2．4 检查分析结果

2．4．1 试验依据标准

2．4．2 宏观形貌检查

2．4．3 化学成分分析

2．4．4 金相组织检查

2．4．5 机械性能试验

2．5 检查结果汇总分析

2．6 结论

第三章 超临界机组锅炉分隔屏过热器夹持管爆管分析

3．1 超临界锅炉分隔屏过热器夹持管简介

3．2 事故部件试样简况

3．3 检查分析结果

3．3．1 试验依据标准

3．3．2 宏观形貌检查

3．3．3 化学成分分析

3．3．4 机械性能试验

3．3．5 金相组织检查

3．4 检查结果分析

3．5 结论

第四章 超临界机组锅炉不锈钢管爆管原因概述

4．1 目前超临界机组锅炉用不锈钢管的应用

4．2 超临界机组锅炉受热面管过热爆管的种类及特征

4．2．1 过热现象的定义及分类

4．2．2 管子短期过热爆管现象的特征

4．2．3 管子长期过热爆管现象的特征

4．3 超临界机组锅炉发生过热爆管的原因

4．4 超临界机组锅炉用奥氏体不锈钢管发生爆管的原因

第五章 预防超临界机组锅炉不锈钢管爆管的措施

5．1 预防超临界机组锅炉用马氏体不锈钢管爆管的措施

5．2 预防超临界机组锅炉用奥氏体不锈钢管爆管的措施

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者和导师简介

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