620℃高效火电机组用CB2铸钢件材质特性与质量状态分析

我国自2013年以来大力发展620℃高效超超临界发电技术,随着再热蒸汽温度提升至620℃,机组再热系统面临着更严峻的服役环境,传统12%Cr马氏体耐热钢难以满足汽轮机关键部件的服役要求,因此必须采用性能更优异的CB2铸钢来制作汽轮机高温内缸和主汽阀门等大型铸件。本文系统阐述了大型CB2铸钢件的制造工艺、关键工序、合金化原理及主要性能特点,并对不同厂家CB2铸钢件的质量状态进行了对比分析,掌握了国内外不同厂家CB2铸钢件之间的性能差异。结果表明,国产与进口CB2铸钢件的化学成分、常规力学性能处于同一水平,金相组织均为回火马氏体,但国产CB2铸钢件相对于进口产品在晶粒度、非金属夹杂物、δ-铁素体含量控制等方面还存在一定差异。上述研究结果可为CB2铸钢件的采购、订货、质量验收提供技术依据,并为CB2铸钢件的质量改进提供技术参考。

基于机器视觉的标准试片磁痕评价方法

磁粉检测作为一种无损检测方法,在电力行业有广泛应用,其综合灵敏度由A1型标准试片检验,然而标准试片磁痕的清晰度评价仍取决于检测人员的主观判断。为排除磁痕清晰度评价中人为主观因素,提出一种基于机器视觉的标准试片磁痕清晰度评价方法。对获取的标准试片磁痕图像,使用Python程序设计语言调用OpenCV函数库,实现对磁痕图像的掩膜获取,然后通过二值化提取磁痕以及计算磁痕与背景的直方图,定量分析与评价磁痕图像的清晰度,同时使用该方法确定了非磁性层厚度对磁粉检测综合灵敏度的影响。标准试片磁痕图像分析结果可知,基于机器视觉的标准试片磁痕提取效果良好,清晰度评价结果比传统人工评价更加客观可靠。

2种在役风机螺栓孔相控阵超声检测方法

风机装备中存在大量螺栓连接结构,螺栓孔一旦出现缺陷,可能导致整个基体断裂,造成重大事故,但目前螺栓孔缺陷检测方法存在漏检和误判的情况。针对该问题,经过调研、理论分析和实物研究,研制出专用工装与探头结合的直射法、扇扫描偏转法2种螺栓孔缺陷检测方法。以风机变桨轴承螺栓孔为研究对象,采用CIVA软件对2种检测方法进行模拟,可检测出矩形模拟裂纹。采用实际变桨轴承螺栓孔加工矩形槽缺陷进行试验,结果表明直射法可实现对螺栓孔裂纹的缺陷检测。研究为螺栓孔的服役状态监控提出了新的方法,有利于保证螺栓连接结构的安全服役。

超超临界1000MW机组锅炉末级再热器爆管原因分析

对某台超超临界1 000MW机组的锅炉末级再热器HR3C爆管进行了宏观形貌观察、金相组织分析、室温拉伸性能试验、压扁试验、硬度试验、晶间腐蚀试验,并对爆口进行了扫描电镜及能谱分析。试验结果表明:末级再热器HR3C管因冷弯后未进行固溶处理,运行过程中的弯制残余应力、内压应力致使管材在有氯离子等腐蚀元素存在的环境中极易发生沿晶应力腐蚀开裂,从而导致爆管。

水轮机转轮叶片力学分析研究

水轮机转轮叶片受力复杂,常发生疲劳裂纹,影响机组输出效率,甚至产生部件破坏而影响运行安全。为此,本文采用单向流固耦合方法计算水轮机转轮叶片所受应力,分别构建静力学和动力学模型,采用静力学分析和模态分析识别水轮机转轮叶片应力状态及变形情况。分析结果表明:水轮机转轮叶片的长、短叶片共振区域多位于出水边中部,其最大变形量分别处于[2.6283,4.7058]mm和[1.6226,4.0383]mm范围内,这些区域在水轮机叶片的裂纹检修、维护保养和设计改进时需要重点关注。

600MW超临界机组低压转子叶片开裂分析

通过宏观形貌检查、化学成分分析、力学性能试验、金相组织检验、扫描电镜及能谱分析等对某600MW超临界机组汽轮机低压转子开裂的1Cr12Mo制次次末级叶片进行了试验分析。结果表明:叶片材料塑性偏低、冲击韧性较差,在高速运行中离心力形成的拉应力和蒸汽中Cl-、S2-等腐蚀介质的共同作用下,裂纹在应力集中的蚀坑部位萌生,然后从叶片出汽侧向叶片中部横向扩展,最终导致叶片发生应力腐蚀开裂。

深度调峰机组水冷壁管开裂原因分析

某超临界350 MW机组深度调峰运行初期发生水冷壁管环焊缝处大面积开裂泄漏,本文对该水冷壁管进行了宏观检查、化学成分分析、室温拉伸试验、维氏硬度试验、金相分析及裂纹断口分析。分析结果表明:管样的化学成分、硬度、室温拉伸性能、金相组织均符合要求,且管样存在以环焊缝为拐点向炉膛内凸的变形,环焊缝横截面的背火面存在由内壁向外壁开裂的裂纹,水冷壁管的开裂性质为疲劳开裂;根据不同管样材料金相组织球化程度不同确定管间存在壁温不均匀现象;确定水冷壁管开裂的主要原因是机组深度调峰运行中水冷壁管频繁超温,在管子内壁产生环向交变热应力所致。

620℃汽轮机用FB2转子钢高温时效过程的组织与性能演变

为获得620℃汽轮机转子材料FB2钢在高温下的微观组织和力学性能演变规律,该文对FB2钢在620℃下进行了高温时效特性试验研究。通过室温拉伸试验、冲击试验、硬度测试、扫描电镜及能谱分析、透射电镜分析等方法对不同时间的FB2钢时效试样进行了微观组织与性能的表征。结果表明,高温时效过程中,FB2钢的强度随时间增加而缓慢降低,其延伸率和冲击吸收能量基本不变;该钢的马氏体板条宽度随时间未见明显粗化,位错密度随时间略微下降;M23C6尺寸相比于供货态未见明显粗化,时效10000h后平均尺寸约250nm。大量弥散分布的M23C6颗粒是FB2钢保持高温强度的重要原因。时效过程中,FB2钢的原奥氏体晶界和马氏体板条界处优先析出Laves相,其以吞噬机制逐渐长大,时效10000h后Laves相尺寸达到2.8μm,这是FB2钢微观组织老化的重要特征。研究结果可为620℃高效超超临界机组汽轮机转子的运行监督以及安全评估提供技术支持和依据。

国产Super304H钢高温持久后微观组织与性能

为促进国产Super304H钢的推广应用,采用硬度测试、金相组织分析、透射电镜(TEM)分析、扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)分析等对国产Super304H钢在600、650、700℃高温持久后的微观组织及性能进行了试验研究。结果表明:在高温持久过程中,国产Super304H钢基体组织稳定,晶粒无明显变化,其硬度的升高主要与第二相的析出有关,析出相主要为ε-Cu、二次Nb(C,N)和M23C6,细小弥散的ε-Cu、二次Nb(C,N)使Super304H具有较高的强度。Super304H钢在高温持久过程中的组织老化主要表现为M23C6在晶界聚集、沿晶界呈链状分布,以及颗粒尺寸粗化。国产Super304H钢持久10 000 h后,其强度、硬度仍处于较高水平,组织状态良好。

620℃高效超超临界机组用FB2钢高温持久过程组织演变分析

为研究长期服役过程中FB2钢组织的变化规律,在620℃下对FB2钢进行高温持久试验,并对持久试样进行微观组织观察,分析其组织及析出相的演变规律。结果表明:在高温持久过程中,FB2钢的组织仍为回火马氏体;随着持久时间的增加,马氏体组织发生回复,板条略微变宽,位错密度略减小;M_(23)C_(6)碳化物尺寸未发生明显粗化,持久时间达到9577 h后平均尺寸仍在250 nm左右,对马氏体板条边界具有良好的钉扎作用;FB2钢在高温持久过程中新析出Laves相,该相以单独形核和依附M_(23)C_(6)碳化物形核2种方式析出且快速生长,并吞咽M_(23)C_(6)碳化物颗粒;持久时间达到9577 h后,Laves相的最大尺寸可达1μm,仍未达到热力学平衡状态。

锅炉过渡段水冷壁15CrMoG钢连接管安装阶段环向开裂的原因

通过宏观形貌检查、化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察和断口形貌分析等方法,探讨了某电厂2号锅炉过渡段水冷壁15CrMoG钢连接管在安装阶段发生环向开裂的原因。结果表明:对口焊接后,鳍片尾部角焊缝未焊透处存在很大的应力集中,同时该处出现了马氏体+贝氏体的淬硬组织,显微硬度非常高,在管系拘束应力、焊接残余应力的作用下,裂纹在此萌生;该部位母材的硬度大、塑性差,在横向拉应力作用下裂纹沿管子环向扩展,从而导致管子发生环向脆性开裂。

水电站过流部件涂层下裂纹检测方法对比

水电站过流部件涂层下存在裂纹会直接导致部件抗疲劳强度下降,影响机组安全。为实现涂层下裂纹检测,本文在对比多种常用无损检测方法基础上,优选出涡流检测作为过流部件检测方法,并对3种涡流检测方法进行试验分析。结果表明:脉冲涡流检测的检出效率较低且易受裂纹方向的影响,很难满足现场快速检测的要求;交流磁场检测无法穿透涂层,不能进行裂纹检测;阵列涡流检测能有效检测涂层下裂纹,适用于现场实施的过流部件涂层下裂纹检测。

气化炉煤粉烧嘴Inconel 600开裂原因

采用宏观形貌检查、维氏硬度测试、金相检验、扫描电镜观察及能谱(EDS)分析,对某厂气化炉煤粉烧嘴(材质Inconel 600)头部开裂原因进行分析。结果表明,煤粉中硫杂质在高温条件下转变成气态硫化物,其引起烧嘴中心孔处的镍基合金优先发生高温硫腐蚀,并形成显微裂纹。在气化炉反复启停过程中,烧嘴中心孔处的显微裂纹在热应力作用下加剧扩展,导致烧嘴头部中心孔处最终出现宏观开裂。

空气预热器蓄热元件腐蚀原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、金相检验、硬度测试、扫描电镜分析、能谱分析以及X射线衍射分析等方法,对某厂600 MW亚临界锅炉空气预热器冷端蓄热元件的腐蚀原因进行了分析。结果表明:该蓄热元件的腐蚀为烟气中SO_2/SO_3气体作用下发生的低温腐蚀。并针对蓄热元件的腐蚀原因提出了预防措施。

某超超临界锅炉一级过热器T91钢吊挂管泄漏原因分析

某电厂超超临界锅炉一级过热器T91钢吊挂管在运行1400h后发生泄漏。通过宏观检查、化学成分分析、力学性能试验、硬度测试和金相检验等方法对吊挂管泄漏原因进行了分析。结果表明:吊挂管发生短时过热,其耐压强度急剧下降,在内部介质压力作用下,管段发生胀粗和壁厚减薄,当壁厚不足以抵抗内压作用时管段发生爆裂,导致该吊挂管的泄漏。

某石油注汽锅炉水冷壁管20G钢的泄漏原因分析

某石油注汽锅炉在生产作业中发生水冷壁管线爆管泄漏。为查明水冷壁的泄漏原因,对泄漏管段进行了化学成分分析、力学性能测试、显微组织分析和扫描电镜及能谱分析。结果表明,泄漏管段向火面壁厚减薄严重,且存在内壁麻坑、微裂纹以及非金属夹杂物超标等原始制造缺陷;其内部高温汽水介质中含有微量的Cl^(-)、S^(2-),运行一段时间后,向火面缺陷部位优先发生腐蚀溶解而造成管壁不断减薄,最终,管子因剩余壁厚不能满足强度要求而发生爆管。

力学性能对低碳马氏体不锈钢00Cr13Ni5Mo抗空蚀性能的影响

本文测定了经不同热处理的00Cr13Ni5Mo在蒸馏水中的抗空蚀性能。通过分析力学性能与12h累积失重的关系确定了抗拉强度、屈服强度、布氏硬度是影响材料抗空蚀性能的关键因素,同时较高的冲击功与延伸率有利于提高抗空蚀性能。00Cr13Ni5Mo在回火过程中会发生奥氏体逆转变,逆变奥氏体的存在使材料在具有较高强度的同时还具有良好的韧性。由于具有较高的逆变奥氏体量,经过650℃回火的试样的耐空蚀性能比550℃～600℃回火的更好。

电站锅炉过热器爆管原因分析及对策

分析过热器爆管原因,长短期过热、磨损、汽侧的氧腐蚀、应力腐蚀裂纹、热疲劳、高温腐蚀以及异种钢焊接,都会引起爆管,采取相应防治措施。

基于自适应二代小波的涂层下裂纹检测研究

基于自适应二代小波变换的过流部件涂层下裂纹检测方法,将自适应二代小波变换应用于阵列涡流的检测中,发现阵列涡流检测能够很好地抑制提离效应,且不受缺陷方向的影响,自适应二代小波能够有效匹配信号特征,消除噪声影响,提高信号质量。实验结果表明,基于自适应二代小波变换的阵列涡流检测方法能够有效识别水电站过流部件涂层下裂纹故障,检测精度高,适应性强,具有较好的工程应用价值。

二类变量区间B样条小波有限元承重梁模型研究

结合区间B样条小波与二类变量有限元方法,利用区间B样条小波尺度函数作为插值函数构造单元,借助基函数系数与待求物理参数关系保证单元公共边的连续性。采用全域离散的方法构造一维二类变量区间B样条小波有限元承重梁模型,通过与经典算例的比较验证表明,所构造单元在变载荷和变截面等方面具有较高的求解精度和求解效率。