蔡文河浅析600℃等级火电机组金属部件应用现状

1、1 概况2 锅炉存在的主要问题3 汽轮机存在的主要问题4 承压管道存在的主要问题5 超超临界厚壁件脆性开裂问题6 超超临界机组的监督和管理7 结束语第一页，共四十二页。1 概况1.1 新材料的应用铁素体耐热钢：T23、T24、T/P91、T/P92、P122奥氏体耐热钢：TP347H/HFG、TP304H、Super304H、HR3C汽缸/壳体：12CrW（Co）和CrMoWVNbN高温螺栓：C422(20Cr12NiMoWV)、GH4145（Ni基合金）、R26（Ni-Cr-Co基合金）转子：12CrMoWVNbN等叶片：9-12%CrWCo等第二页，共四十二页。1.2 超超临界机组特点及其

2、带来的新变化1.2.1 结构方面（1）锅炉受热面管径急剧变小，使得异物很容易在内径较小的区域堵塞而造成爆管。（2）联箱或管子中有节流孔圈使得通径更小、运行温度偏高等，使得它比亚临界及以下参数的锅炉对异物堵塞更为敏感。1 概况第三页，共四十二页。1 概况（3）高温承压部件的壁厚明显增加，使得部件更易于发生脆性断裂。（4）异种钢焊接量增多，不同规格的异种钢焊接增多，使焊接工艺以及施工操作等方面都存在一定的难度，也更易发生异种钢焊接接头的早期失效问题。（5）模块一体化设计，导致维修难度的提高。第四页，共四十二页。（6）装配工艺的优化导致部件之间关联性增加，如自带冠整圈自锁型叶片的应用。 1 概况第五

3、页，共四十二页。（7）参数的提高导致大型铸锻件的重量和尺寸增加，使结构趋于复杂化 1 概况第六页，共四十二页。（8）EH油管固定支架相连接的管系振动异常，导致管路根部开裂 1 概况第七页，共四十二页。1.2.2 设计上的变化A335 P91的许用应力值（ASME B31.1-2007）序号温度壁厚小于76mm的许用应力MPa壁厚大于76mm的许用应力MPa1056696.588.91159371.066.21 概况第八页，共四十二页。1.2.3 工艺方面变化（1）受热面夹屏管下弯管弯曲半径的偏小，加工、制造工艺等控制不当，引起弯管弯弧处在冷弯后形成开裂；1 概况第九页，共四十二页。（2）减温器

4、的实际结构与设计不符，缺少对喷水管有限位作用的限位圈或者限位装置不能起到有效作用，导致喷水管反复震荡而发生断裂。此外，减温器的筒体没有检查孔，出现问题难于发现；（3）高温承压部件的壁厚增加，如果材料表面存在开口型缺陷，会在开口末端形成三向拉应力状态，使得部件脆性断裂倾向增大；（4）新型材料热处理制度控制精度要求更加严格，如P91钢的热处理时的回火温度区间一定要严格控制，一旦出现偏差，就会导致P91硬度和金相组织的不合格；1 概况第十页，共四十二页。（5）奥氏体钢冷弯后会出现形变诱发马氏体相变，导致性能下降，最直接的检查方法是变形的管子出现一定磁性；（6）叶片表面喷丸处理增加疲劳性能，但喷丸效果

5、不好，叶片没有形成压应力，会导致叶片断裂；1 概况第十一页，共四十二页。1.2.4 运行方式的问题：调峰、低负荷、启停速率、给水加氧1.2.5 制造环节的影响（1）管子的直道超标，在直道根部出现微裂纹的缺陷 1 概况第十二页，共四十二页。（2）异种钢对口出现的加工问题1 概况第十三页，共四十二页。（3）厚壁钢板在卷制过程中出现断裂（4）高温管道的内外表面的加工直接影响管道的质量1 概况第十四页，共四十二页。2.1 受热面爆管（1）堵塞爆管2 锅炉部件及材料存在的主要问题第十五页，共四十二页。2 锅炉部件及材料存在的主要问题第十六页，共四十二页。2 锅炉部件及材料存在的主要问题（2） 冷弯不当导

6、致管子泄露第十七页，共四十二页。（3）管子应力腐蚀开裂 2 锅炉部件及材料存在的主要问题第十八页，共四十二页。（4）异种钢焊接爆管 总结起来，主要有以下几种：由于奥氏体钢有较高的热裂纹敏感倾向，在焊缝及热影响区易产生热裂纹。不同规格的异种钢焊接时，变截面处的加工不当也会引发开裂，同时在不同规格异种钢对口时，尤其在现场经常存在强行对口的现象，造成较大应力集中，引起开裂。异种钢焊接时，焊接线能量或者焊接热处理工艺选择操作不当时，会在马氏体钢一侧热影响区产生淬硬组织，韧性降低，造成焊接接头开裂。2 锅炉部件及材料存在的主要问题第十九页，共四十二页。异种钢接头高温时效后会发生脆化问题，有研究表明T92

7、/HR3C的接头在6501000多小时时效后，冲击功由125J/cm2降至31J/cm2。T92的异种钢接头在T92侧熔合线的HAZ区域会形成铁素体，有研究表明在运行后铁素体会发生合并长大现象，这种现象会对接头的冲击功和高温蠕变性能产生不利的影响，影响深度还有待进一步研究。2 锅炉部件及材料存在的主要问题第二十页，共四十二页。2.2 材料的常见问题（1）T23问题 最高壁温、再热裂纹、焊接等2 锅炉部件及材料存在的主要问题第二十一页，共四十二页。（2）材料的检验问题 T/P91、T/P 92钢管原始回火马氏体组织细小，晶界和晶粒沉淀相尺寸很小，一般小于1m，光学显微镜下不易观察到沉淀相的变化。

8、（3）奥氏体钢抗蒸汽氧化性能达不到设计要求（4）钢管国产化组织不均匀问题2 锅炉部件及材料存在的主要问题第二十二页，共四十二页。2.3 减温器失效问题某电厂1000MW机组超超临界锅炉 2 锅炉部件及材料存在的主要问题第二十三页，共四十二页。3.1 叶片断裂 某厂CLNZK660-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机，运行约2000小时后，其低压转子次末级叶片发生断裂。3 汽轮机存在的主要问题第二十四页，共四十二页。3 汽轮机存在的主要问题第二十五页，共四十二页。3 汽轮机存在的主要问题裂纹 第二十六页，共四十二页。3 汽轮机存在的主要问题第二十七页，共四

9、十二页。3 汽轮机存在的主要问题第二十八页，共四十二页。3.2 高温螺栓应用情况3 汽轮机存在的主要问题第二十九页，共四十二页。3.3阀杆应用情况3 汽轮机存在的主要问题第三十页，共四十二页。第三十一页，共四十二页。2.4 隔板静叶脱落第三十二页，共四十二页。第三十三页，共四十二页。（1）P91管道（硬度小于180HB、金相组织不合格。） 问题：检验问题、硬度转换、二次热加工 4 承压管道存在的问题第三十四页，共四十二页。4 承压管道存在的问题第三十五页，共四十二页。4 承压管道存在的问题第三十六页，共四十二页。（2）P92管道 P92管道在运行后检修中发现，运行8000-15000小时后焊缝出现了开裂现象，这些管道在基建安装的无损检查中都是没有超标缺陷的，运行后相继出现了裂纹。其开裂机理和P92是否对裂纹开展的敏感性问题还有待进一步研究。4 承压管道存在的问题第三十七页，共四十二页。4 承压管道存在的问题第三十八页，共四十二页。（3）阀门常见问题 材质为F91、F92的阀门焊接质量进行检验4 承压管道存在的问题第三十九页，共四十二页。5 超超临界厚壁件脆性开裂问题第四十页，共四十二页。5 超超临界厚壁件脆性开裂问题第四十一页，共四十二页。 从以上3