合同编号：TPRI/T4-CA--2004A报告编号：TPRI/T4-RB-0-2004华能石家庄分公司#1炉中间再热器管及高温再热器管寿命诊断报告国电热工研究院材料工程技术中心二○○四年二月合同编号：TPRI/T4-CA--2004A报告编号：TPRI/T4-RB--2004课题承担：国电热工研究院材料工程技术中心课题负责人：李建民主要工作人员：李建民韩传高课题起讫日期：2003年12月～2003年12月报告编写人：李建民报告校阅人：韩传高审核：批准：摘要采用内壁氧化层厚度测试分析技术对华能上安电厂#1炉中温再热器管及高温再热器管进行寿命诊断，中温再热器发现5根管子的内壁氧化层厚度超过0.15mm，高温再热器发现10根管子的内壁氧化层厚度超过0.15mm，其中建议换管两根。关键词：内壁氧化层厚度、金属温度、剩余寿命华能石家庄分公司#1炉中间再热器管及高温再热器管寿命诊断报告1概况高温锅炉管的失效与其服役条件紧密相关，只有充分认识其服役条件，找到有效的诊断方法，才能预防过热器和再热器的爆管事故。对于高温过热器管和高温再热器管，运行中具有如下特点：1)过热器、再热器管长期在高温高压下运行，会发生组织性能老化而蠕变失效。2)各管排、各管段沿炉膛宽度及高度方向的温度分布不均匀。这种不均匀性普遍存在，且随机组容量的增大而增加。同一管排的不同管子，金属壁温可相差几十度；即使是同一根管子，沿长度方向上温度也有差异。这种壁温差的存在导致各管段的使用寿命大相径庭，有的管段可能早期失效，而又有一些管段仍可继续使用几个大修期。3)内壁氧化皮的存在导致管壁金属温度升高。对于过热器及再热器，由于蒸汽介质作用，在管子内壁会形成一层致密的氧化皮。氧化皮的传热热阻较大，阻碍了蒸汽介质与管壁金属的热交换，从而导致管壁金属温度升高。4)超温使管子的安全使用寿命大大降低。过热器、再热器管在额定的设计温度和压力下工作才能保证其使用寿命的实现，但由于实际运行工况的不稳定，因而不能保证在各部分均达到设计值。5)高温腐蚀使管壁局部减薄。过热器和再热器的管壁减薄除内壁氧化之外，还有外壁的高温氧化腐蚀。不论哪种方式的壁厚减薄，均是使管子运行应力增加。应力的增加将加速蠕变过程；当运行应力大于管子在使用温度下的极限应力时，还将发生爆管。由于管子内壁氧化皮厚度的增长与管壁金属温度有明显的对应关系，因此，只要测得内壁氧化皮的厚度及管子的金属壁厚，就能够推算过热器管和再热器管的金属温度和运行应力，进而推导出其剩余寿命。2立项背景及技术路线华能石家庄分公司#1炉为加拿大B&W公司设计的350MW亚临界一次中间再热、自然循环、双拱型单炉膛燃煤锅炉，设计采用“W”火焰燃烧、尾部双烟道、平衡通风、固态排渣。该炉在炉膛上部垂直布置了12排辐射式大屏过热器及44排高温过热器入口屏，在折焰角上方及水平烟道内垂直布置了88排高温过热器出口屏及117排高温再热器，受热面管子材质为SA213T1A、SA213T12、SA213T22及TP304H。大屏过热器底部设计烟气温度为1297℃、高温过热器入口屏前下部设计烟气温度为1163℃、高温过热器出口屏前下部设计烟气温度为1004℃、高温再热器前下部设计烟气温度为934℃；额定工况下过热器出口压力17.85MPa、再热器入口压力3.02MPa、再热器出口压力2.88MPa。据电厂金属室的档案记载，1990～2002年#1～#4机组锅炉“四管”共发生74次爆漏，其中屏式过热器3次、高温过热器7次、高温再热器15次，占全厂“四管”爆漏总数的34％。按原因分类，过热8次，占11％。#2炉从投产至今累计运行约84000小时，该炉自1990～2002年共发生31次“四管”爆漏，其中屏式过热器2次、高温过热器入口屏3次、高温过热器出口屏0次、高温再热器5次，其中5次为过热。对于因过热所导致的爆管，则可通过快速、无损的锅炉管寿命诊断技术来积极主动地预防。为此，华能石家庄分公司特委托国电热工研究院对其#1炉高温锅炉管进行现场检测和寿命诊断，并最终实现如下目的：1)了解高温再热器及高温过热器各管段的超温状态，及沿炉膛东西两侧、前后方向的具体差异，为大修换管提供科学的指导依据。2)对“四管”爆漏综合治理工作从早规划、建立数据库，结合多次测量的数据统计分析，并指导运行工况的调整。3)使高温再热器、高温过热器做到有目的、有计划的更换管子。既充分利用钢材，又确保安全运行，达到节约检修成本之目的。4)为在上安电厂实现状态检修，并把爆管率降低到最低水平打下基础。寿命诊断方法的选取是适应停机时间短及普查范围广的特点而采用的一种普查全面、定量精确、快速、无损的方法—超声内壁氧化层测厚法。为了使寿命评估结果更符合上安电厂#