电厂锅炉常用钢材热态飞灰磨损性能的试验分析

1、电厂锅炉常用钢材热态飞灰磨损性能的试验分析摘要：冲蚀磨损的机理十分复杂，其受到很多综合因素的影响，从某种意义上来讲，冲蚀磨损为一项系统工程，其中任意参数发生变化，磨损量就会随之变化。而影响冲蚀磨损的主要因素包括材料、速度以及温度，材料不同，耐磨性也不同。不过材料的耐磨性属于磨损系统特性，其与速度、温度以及冲刷角度、材料性质等磨损过程的工作条件相关。本文就针对12Cr1MoV合金钢、15CrMo合金钢、20碳钢等电厂锅炉常用钢材的热态飞灰磨损性能的试验进行分析。关键词：12Cr1MoV合金钢 15CrMo合金钢 20碳钢 热态飞灰磨损性能 试验分析1 热态飞灰冲刷磨损试验系统电厂锅炉常用钢材的热

2、态飞灰冲刷磨损试验系统的工作过程为：空气经过空压机的压缩，利用转子流量计以及压力表测量后再进入到预热加热段加热，然后进入混合室。称量试验用灰粒子再装入灰斗，灰粒子至给料器材数量由灰斗下的蝶阀进行控制。给灰器的给料方式为叶轮式，调速电机和减速器减速后带动叶轮旋转，并对该装置的转速进行控制。灰粒子在混合室混合气流，气流将其带入加速管段，粒子进行加速至最高速度。加速管段采用电炉加热，将气固两相流体同时加热后再经过加速管喷射出来，达到试验所需的气固两相流体进入试验段冲击试件，然后进入水冷式沉降除尘器，此时气流的流动方向发生了心变，受到重力与惯性的作用，大多数灰粒会滞留在除尘器中，气流携带一小部分灰粒再

3、经过除尘器后向大气中排出。在试验段中气流的冲刷角为30，采用专用的小电炉对试件进行加热，为了保证试件与试验工况的温度要求相符，试件中心设置温度测点，温度测量采用铠装热电偶，利用可控硅温度控制仪进行温度控制。2 拟定试验工况试验气流速度分别设置为每秒80米、100米以及120米，气流温度和试件温度则分别控制在250、300、350、400、450、500、550，选择20个工况点。选均电厂的灰样，平均粒径为113.5m，试件材料分别为504的12Cr1MoV合金钢、15CrMo合金钢、20碳钢圆片。3 试验结果分析讨论3.1 12Cr1MoV合金钢的热态飞灰冲刷磨损试验结果分析 通过试验可以看出

4、：第一，12Cr1MoV合金钢在250到550的范围内，温度越高磨损量越小，但是达到临界温度后，温度越高则磨损越大，当其平均粒子速度达到每秒69米时，临界温度约为354。第二，12Cr1MoV合金钢的磨损率只有在临界点温度前会受其影响，其磨损率呈现一定的规律逐渐下降，当其达到临界点温度后，则其磨损率则会上升。第三，冲刷速度对于12Cr1MoV合金钢的临界点温度几乎不产生任何影响。第四，当12Cr1MoV合金钢处于250到550范围时，多项式非线性拟合出的飞灰冲蚀磨损通用计算回归公式如下式：I=2.2539510-2+4.12428310-4Ws-1.85960310-4t-1.85004710

5、-6Ws2+270107810-7t2-7.68283110-8Wst临界点温度的计算公式如下：t3min=-b2-b5Ws/2b4上式中b2、b4、b5均为为多项式拟合公式的回归系数。第五，热态下12Cr1MoV合金钢的飞灰冲刷磨损量通用计算式可以采用二元线回归的方法分段回归出，其表达如下：在250到350范围内：在350到550范围内：第六，12Cr1MoV合金钢氧化膜的增重量和温度之间的关系表达如下式：g=3.47052810-18T6.736905mg需要注意的是，热态试验要将氧化膜的影响因素考虑进来，其对磨损有着重要的影响。3.2 15CrMo合金钢的热态飞灰冲刷磨损试验结果分析 通

6、过试验可以看出：第一，15CrMo合金钢与12Cr1MoV合金钢一样，在250到550的范围内其磨损量会随着温度的提高而减小，当其达到临界温度后则会随着温度的提高而加大，当其平均粒子速度达到每秒69米时，临界温度为430。第二，15CrMo合金钢的磨损率在临界温度前会受到温度的影响呈一定的规律下降，当其达到临界点温度后其磨损率会呈一定规律上升。第三，15CrMo合金钢的临界点温度受到冲刷速度的影响，冲刷速度越大，则临界点温度越高。第四，15CrMo合金钢在250到550范围时，多项式非线性拟合出的飞灰冲蚀磨损通用计算回归公式如下式：I=1.07276610-3+1.1788410-3Ws-1.

7、70836910-4-4.50804410-6W2s+2.77688510-7t2-9.21858710-7Wst临界点温度的计算公式与12Cr1MoV合金钢相同。第五，热态下15CrMo合金钢的飞灰冲刷磨损量通用计算式可以采用二元线回归的方法分段回归出，其表达如下：在250到350范围内：在350到550范围内：第六，15CrMo合金钢氧化膜的增重量和温度之间的关系表达如下式：g=2.24710-13T3.96同样要将氧化膜的影响因素考虑进来。第七，温度越高，磨损受到速度的影响就越小。3.3 20碳钢的热态飞灰冲刷磨损试验结果分析 第一，20碳钢在200到550范围内，温度越高其相对磨损量越

8、小，达到临界温度后温度越高，则磨损量越大。20碳钢在冲刷速度为每秒76米时，最小磨损量的临界温度为350，临界点温度越小则冲刷速度越大。第二，可以利用二元线性回归方法分段回归出热态下飞灰冲刷磨损量，速度指数、温度指数可以将冲刷速度与温度的影响明确的表示出来：在250到350范围内：在350到550范围内：第三，温度越高，冲刷速度指数越小，其对于磨损的影响也越小。第四，温度会对相对磨损率产生直接的影响，临界点温度前磨损率会呈一定规律下降，反之临界点温度后磨损率会呈一定规律上升。第五，同样要将氧化膜的影响考虑进来。第六，热态下20碳钢的飞灰冲刷磨损量通用计算式可以采用二元线回归的方法分段回归出，其表达如下：I=7.72090110-2-7.97025510-4Ws-3.04015610-4t3+6.14551710-6Ws2+3.8201610-7t23+7.03659210-7Wst3参考文献：3岑可法，樊建人，池作和等.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算M.北京:科学出版社，2007.4赵宪萍，石奇光，蒋伟元等.飞灰磨损基本规律的试验研究J. 华东工业