某亚临界机组T23钢屏式过热器爆管原因分析

某亚临界机组在停炉检修过程中发现T23钢屏式过热器发生了爆管事故,通过宏观观察、金相检验、扫描电镜分析、力学性能试验、化学成分分析等方法分析了爆管发生的原因。结果表明:机组超温运行,使过热器管道严重脱碳和过度氧化,降低了管子的表面强度和抗疲劳性能,从而导致该T23钢屏式过热器管在高温环境下发生了过载拉伸断裂,引发爆管。

宝钢T23高压锅炉管的研制

基于提高我国大型火力发电设备制造能力和满足锅炉行业制造亚临界、超临界电站锅炉的迫切要求,宝钢分公司钢管厂于2001年4月开始研制T23产品,根据宝钢设备特点和对T23的理解设计了工艺路线。先后经历了钢种试制、产品试轧、性能评定、批量生产等阶段,宝钢T23高压锅炉管产品性能稳定,各项技术指标和性能均符合ASME SA-213标准要求,适合于制造大容量电站锅炉,现已形成大批量生产和供货能力。宝钢T23高压锅炉管自研制成功以来就得到了国内各大锅炉厂的青睐。

T23高压锅炉钢管的研制

介绍了宝山钢铁股份有限公司对ASMESA-213T23高压锅炉钢管进行的高温拉伸强度、持久强度、抗氧化性等试验研究情况。试验结果表明,宝钢研制的T23高压锅炉钢管性能稳定,各项技术指标和性能均符合ASMESA-213标准要求,适合于制造大容量电站锅炉。

高温再热器进口集箱T23钢管接头泄漏原因分析

通过宏观检查、化学成分分析、硬度测试、金相检验等方法,对某电厂超超临界锅炉高温再热器进口集箱T23钢管焊接接头的泄漏原因进行了分析。结果表明:由于T23钢管硬度偏高,加之焊接装配拘束应力较大,使得集箱T23钢管接头在管座角焊缝处萌生裂纹,裂纹不断扩展最终引起蒸汽泄漏。

超超临界燃煤机组T23钢水冷管的腐蚀行为浅析

随着超临界、超超临界机组参数的提高和热负荷的增大,其水冷管材料对水中离子的敏感性也越高,其与水中杂质离子的腐蚀行为直接关系到机组的安全运行。采用电化学方法研究了常温下模拟加氧工况溶液中,阴离子对1 000 MW超超临界燃煤机组水冷壁管材料(T23钢)腐蚀行为的影响。结果显示:在模拟加氧工况溶液中无论Cl-和SO2-4是否单独存在,Cl-和SO2-4均加速T23的腐蚀,且随Cl-和SO2-4浓度的增加,T23钢的腐蚀电流升高,腐蚀电位降低,阻抗值降低,腐蚀加速;当Cl-和SO2-4同时存在时,腐蚀比Cl-单独存在时更为严重,应严格控制给水中阴离子以保证机组安全运行。

T23和T91高温过热器短时超温爆管的组织性能分析

某亚临界700MW机组锅炉T23和T91高温过热器服役近105 h时,发生短时超温爆管。为此,对其组织性能进行了试验。发现:T23微观组织明显异常,为铁素体+无位向碳化物,抗拉强度和硬度略有升高,而规定塑性延伸强度(Rp)却显著降低;T91微观组织略有变化,为细碎马氏体+微量碳化物,抗拉强度和硬度显著升高。研究表明,铁素体耐热钢制高温过热器短时超温爆管后,决定其相变后组织形态的主要因素是其随炉冷却速率,并非爆管后所喷射出的工质冷却速率。

超临界机组国产和进口T23炉管服役30000h后氧化膜、基材组成及性能对比

为促进T23耐热钢的改性和国产化应用,利用SEM和EDS对某电厂同参数条件下超临界机组服役30 000 h后的进口锅炉和国产锅炉T23管末级过热器和末级再热器基体及氧化膜进行了表面和截面形貌及成分对比分析。结果表明,国产和进口锅炉T23管低温时水蒸汽侧氧化物颗粒较高温时粗大,但进口T23管氧化物颗粒没有明显裂纹且氧化内腐蚀较轻微;国产和进口T23钢运行过程中限制氧化进一步发生的是O元素;进口管氧化膜有明显的等轴晶富Cr保护层。

超临界锅炉末级过热器T23管性能状态评估及监督管理

对630MW超临界机组锅炉末级过热器低温段国产T23炉管采取割管短时性能试验与高温长时性能试验相结合的综合分析方法评价其性能状态。结果表明,服役40 000h的T23管材强度明显下降,组织老化较快,内壁附着厚度达154.97μm厚度的氧化层,导致T23炉管当量金属壁温在30 000～40 000h服役区间上升20℃,但高温持久强度仍保持较高的水平。针对试验及计算结果分析炉管安全运行面临的主要安全风险,提出T23炉管金属监督措施,有效避免了因氧化皮脱落堵塞引起的爆管事故。

T23钢管材老化性能评估

针对珠海电厂1号、2号机组T23钢管出现爆管现象,对T23钢管的显微组织、力学性能、维氏硬度、抗蒸汽氧化性能进行了测试和分析,指出长期超高温运行是T23钢管爆管的主要原因,为此,提出相应的防范措施,对今后该种管材在超(超)临界机组的大范围应用提供参考和借鉴。

T23、T91、TP347H钢管长时服役后的显微组织和拉伸性能

在服役约7.8万h的600MW超临界锅炉末级再热器不同位置截取T23、T91和TP347H钢管试样,分别进行显微组织和常温、高温拉伸性能分析,对比研究了显微组织和拉伸性能的劣化程度。结果表明:T23、TP347H和T91钢管试样的组织均呈现明显的老化特征,晶界处分别析出M6C碳化物、M23C6碳化物和Laves相,显微组织老化级别分别为4级、3.5级和4级;T23钢管试样的常温和高温拉伸性能均呈现严重的劣化倾向,均不满足标准要求,T91钢管试样的抗拉强度明显下降,TP347H钢管试样的拉伸性能则满足标准要求;在高温状态下,TP347H钢管试样呈现良好的强度和结构安全性,但延展性明显降低。

超临界锅炉末级过热器爆管原因的分析

为研究超临界锅炉末级过热器爆管的原因,对1台600 MW超临界锅炉末级过热器爆管上游管和相关管样的内壁氧化物的宏观形态、微观结构,脱落氧化皮的微观结构、物相、各区域的微观形态和成分等进行了分析.结果表明:堵塞末级过热器下弯头造成过热器爆管的脱落氧化皮来自于T23/T91钢管的T23管段内壁,而非T91管段内壁;T23钢管内壁氧化皮为二层结构,外层为粗大柱状晶的纯磁铁矿(Fe3O4),内层为等轴细晶的含W和Cr的尖晶石;原生氧化皮内层存在一条或多条沿圆周方向排列的孔洞链,氧化皮容易沿孔洞链分离,从而造成氧化皮脱落.

超超临界电站锅炉用新型管材的研制

介绍了我国电站锅炉向大容量、高参数发展趋势和对新型管材的要求,以及宝钢T23,T91,T92高压锅炉管新产品研制情况。经评定表明,宝钢T23,T91,T92各项技术指标和性能均符合ASME SA—213标准要求,可以替代进口产品,适合制造超超临界电站锅炉。同时,为了满足超超临界电站锅炉屏式过热器、高温过热器、高温再热器关键材料国产化的要求,宝钢又开展了S30432(Super304H)及TP310HNbN(HR3C)钢的研制,并可在近期提供给锅炉行业,以满足锅炉行业制造超超临界电站锅炉的需求。

超临界600MW机组锅炉末级过热器管材服役现状分析及改造建议

通过对国产第一代超临界600MW机组锅炉末级过热器T23、T91、TP347H管材服役现状的分析,得出蒸汽氧化是影响锅炉末级过热器管材安全稳定运行的主要因素。对此,提出了基于管材抗蒸汽氧化温度进行设计选材的升级改造建议:T23钢管最高使用壁温应控制在570℃以内,T91钢管最高使用壁温应控制在600℃以内,壁温600～640℃的管段应选用经过内壁喷丸处理的TP347H钢管或细晶TP347HFG钢管。

火电厂末级过热器T23钢锅炉管服役过程中的老化规律

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪对不同服役时间的T23钢锅炉管的显微组织(包括氧化膜)、主要合金成分(Cr、W、Mo)的变化进行了观察和分析,并对其拉伸性能和冲击性能进行了测试。结果表明T23钢锅炉管在服役过程中随着服役时间的延长,合金中的碳化物数量、尺寸均增加,合金中的主要合金元素成分(Cr、W、Mo)发生明显的脱溶转变并向碳化物偏聚,同时服役温度是T23钢锅炉管显微组织老化主要影响因素,其中运行时间为27 448 h的锅炉管老化最严重,根据其氧化膜厚度判定它可能有较高的服役温度;长时服役组织老化后晶界存在数量较多、尺寸较大的碳化物,易破坏晶界的连续性,同时易产生蠕变孔洞,合金中强化元素Cr、W等合金元素的脱溶均是造成合金性能下降的主要原因。

高温再热器用T23/TP347H异种钢焊接管接头失效分析

针对某600 MW超临界机组锅炉运行约40000 h后,高温再热器T23/TP347H异种钢管接头出现的开裂泄漏失效情况进行了理化分析。结果表明,异种钢管焊接接头的失效原因主要是由T23钢管焊接热影响区再热裂纹引起的,裂纹沿钢管周向分布,起裂于T23侧热影响区的粗晶区,沿晶界扩展,呈典型的脆性断裂特征。