深度调峰机组TP347H高温过热器管的超温老化

在某630 MW超临界机组深度调峰运行中,TP347H高温过热器管发生局部超温,对机组运行产生严重影响。采用显微组织观察和室温拉伸性能测试,结合温度及应力分布的有限元数值模拟,开展了正常运行与超温运行下TP347H高温过热器管的老化评估。结果表明:深度调峰情况下的传热恶化可能造成过热器管超温,管壁最大热应力甚至可能超过TP347H钢管的屈服强度。TP347H高温过热器管频繁超温和高的热应力作用导致服役态TP347H钢管中析出更多的MX和M_(23)C_(6)第二相,尤其是M_(23)C_(6)相颗粒在奥氏体晶界的聚集长大,加剧组织老化。在拉伸过程中,裂纹首先在超温运行管样的奥氏体晶界萌生与扩展,再发生穿晶断裂,奥氏体晶界、晶内存在严重的不均匀变形,从而导致其室温拉伸性能,特别是塑性,显著降低。

深度调峰长期服役TP347H钢管内壁氧化皮结构与形成机理

目的掌握和应对深度调峰带来的新的安全隐患,对某深度调峰超临界机组的高温过热器和屏式过热器TP347H钢管内壁氧化皮开展研究。方法采用物相成分测试和显微组织分析相结合的方法,探讨氧化皮的结构及其形成机理。结果中间气孔层将氧化皮分为内外2层,外层为Fe_(2)O_(3),结构疏松;内层较致密,主要为(Fe,Ni)Cr2O4,其中部分晶界富Cr相与含氧水蒸气反应、气化,形成气孔。含氧水蒸气通过气孔向钢基体扩散,并与其中的Cr反应,形成不连续的Cr_(2)O_(3)薄层。钢中的Fe原子通过Cr_(2)O_(3)薄层的缝隙扩散至内外层氧化皮界面,氧化形成Fe_(2)O_(3),促进外层氧化皮的生长。结论深度调峰促进了管道内壁氧化及氧化皮中气孔的形成,同时在外层氧化皮表层诱发微裂纹,促使氧化皮剥落。

电站锅炉用TP347H钢管爆裂分析

利用金相显微镜和扫描电镜等分析技术,分析电站锅炉用TP347H钢管的爆裂原因。结果表明,钢管中碳化物在高温下沿晶界聚集分布,会降低抗晶间腐蚀能力,材料的蠕变抗力下降,并在钢管表面产生沿晶裂纹,在高温高压作用下裂纹不断扩展并最终产生爆管。

600MW超临界锅炉TP347H高温过热器管爆管的显微分析

对爆管相关资料和数据进行了调查。借助微机控制电子万能实验机、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等仪器设备,从爆管管样、未胀粗管管样和备用管样的拉伸性能、显微组织、晶粒度、第二相等方面对TP347H高温过热器管的爆管原因进行了分析。结果表明:TP347H高过管爆管为高温蠕变失效。TP347H奥氏体不锈钢在长期高温运行过程中于晶界处析出了σ相,且细小的晶粒度促进了σ相在晶界的析出。σ相的析出和大量存在,导致了蠕变孔洞的出现,使得TP347H高过管材质快速老化,导致高温蠕变强度下降,直至爆管。

夹杂物对TP347H不锈钢Φ108 mm×15 mm荒管裂纹缺陷的影响和工艺改进

试验TP347H钢(/%:0.08C,0.36Si,1.27Mn,0.020P,0.000 5S,18.10Cr,10.80Ni,0.78Nb,0.007Cu)Φ108 mm×15 mm荒管的生产流程为:铁水预处理-90 t K-OBM-S熔炼-VOD-LF-220 mm×220 mm方坯连铸-热轧Φ110 mm管坯-穿孔成荒管。对荒管内壁酸洗检验后发现批量间断无规律的裂纹缺陷。经检测确认荒管内壁缺陷是由于外来大型复合夹杂物在基体形成"夹层",在锥形挤压穿孔过程中,基体金属受力不均匀产生破裂,导致形成内壁裂纹。通过延长LF弱搅拌和镇静时间,保持中间包钢水容量20 t,提高浸入式水口质量,水口烘烤温度由≥800℃提高至≥1 000℃,使管坯中各类夹杂物为0～1.0级,荒管内壁缺陷率由3.41%下降至0.01%以下。

600MW超临界机组SA-213TP347H高温再热器频繁爆管原因探究

通过宏观检查、化学成分、力学性能、显微组织及扫描电镜与能谱分析,结合设计、制造、安装等阶段存在的隐患分析,深入研究了某电厂SA213-TP347H高温再热器管频繁爆管原因。结果表明:高温再热器管子在弯管处存在不同程度的机械损伤缺陷。爆管管样化学成分、硬度、拉伸性能符合ASTM A213/A213M的规定;爆口处显微组织为奥氏体,晶界处存在含Cr和Nb成分析出物。备品备件硬度偏高,显微组织有明显的孪晶和较多滑移线,加速了敏化,晶界急剧贫Cr化。综上分析,高再频繁爆管的原因既有设计上的因素,也有制造质量的影响,而弯管未进行固溶处理,加速了贫Cr区的形成从而导致晶界抗腐蚀性能降低,导致晶间腐蚀所引起。

某电站锅炉后屏过TP347H爆管问题分析

某电厂660MW锅炉在运行4个月后,在运行中后屏过热器发生爆管现象,通过对后屏过热器爆管的TP347H和T91弯头试样进行理化检测试验和能谱分析,最终确定该后屏过热器爆管事故产生的原因为该根TP347H弯管运行过程中存在应力腐蚀作用导致。

TP347H过热器管爆管原因分析

通过宏观检查、金相组织、断口形貌、力学性能检验,对某超超临界机组二级过热器TP347H的爆管原因进行了分析,结果表明:发生爆管的原因是材料内部存在显微裂纹及局部偏析缺陷,建议制造厂在管子入厂时加强检验,发现有裂纹的管子及时更换。

TP347H不锈钢高温过热器爆管原因分析

内蒙古华电卓资发电有限公司4×200 MW空冷机组1号锅炉高温过热器在试生产期间连续发生爆裂泄漏,对爆破管取样进行宏观观察及微观检测试验等综合分析,确认引起爆管的原因为高温过热器管节流孔堵塞,影响了蒸汽的循环流动,从而导致受热面管子超温爆管。通过采用电子内窥镜检查,将过热器管节流孔处有异物堵塞的高温过热器管全部进行了更换,处理后再未发生因节流孔堵塞而发生的爆管现象。

TP347H高温再热器管泄漏原因分析及检验处理

某电厂TP347H材质高温再热器管频繁泄漏。通过宏观及无损检测、压扁、化学成分、硬度检测、金相等方法对高温再热器管进行泄漏原因综合分析并提出相应处理措施。结果表明,管屏上相邻管子之间温差过大造成的热疲劳损伤、结构应力及焊接工艺不当造成的焊接热裂纹和再热裂纹缺陷是高温再热器管泄漏的根本原因。经管屏分割、敷设浇注料、鳍片纵向切割等降低应力和规范焊接工艺的措施后,再热器管至今运行良好,未发生任何异常。

600MW超临界机组TP347H奥氏体不锈钢高温再热器管爆管失效分析

某电厂600MW超临界机组在一个月内连续发生两起高温再热器爆管泄漏事件,高温再热器管材质为SA-213TP347H,规格为Φ51×5 mm。对管件样品进行综合分析,结果表明,材料的化学成分、拉伸性能及硬度结果均符合美国标准ASTM A213/A213M中对TP347H钢的要求。观察管件样品爆口的宏观形貌,爆口处管壁减薄严重,爆口周围管件表面有明显的蒸汽冲刷痕迹,应为邻近管子发生泄漏后管壁由于蒸汽吹损减薄而形成的二次爆口,非第一爆口位置。在取样管弯头处、直管段、爆口旁分别取样进行显微组织分析发现,奥氏体晶界存在大量析出物。对碳化物进行元素分析,析出物为富铬碳化物及富铌碳化物。从碳化物的分布来看,富铬碳化物仅存在于奥氏体晶界。依据奥氏体不锈钢晶间腐蚀机理,铬以碳化物(多为Cr23C6或(Cr、Fe)23C6)沿晶界析出,造成晶界铬元素贫化。由于贫铬晶界区与晶粒本体钝化性能有差异,会降低奥氏体晶界电极电位,加剧奥氏体钢晶间腐蚀倾向。

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。

TP347H钢高温过热器内壁氧化皮失效分析

对TP347H钢锅炉高温过热器的氧化皮保护性能进行失效分析,研究氧化皮的形成、剥落机理。利用扫描电镜观察管样内壁氧化皮的微观结构和形貌特点,利用能谱分析仪测试分析内壁氧化皮合金元素的浓度变化。研究表明:氧化皮的形成机理主要是蒸汽氧化机理和氧气氧化机理两种,当管材中含有足量的合金元素Cr,保证其在正常的内外扩散条件下,形成并保持Fe-Cr尖晶石,甚至完整的Cr_2O_3富铬层的保护性氧化皮。氧化皮结构的破坏以及剥落主要是由于氧气过氧化机理,当蒸汽环境中含有过量的溶氧时,溶氧作为强氧化剂,与Fe-Cr尖晶石、Cr_2O_3富铬层发生过氧化反应,破坏了Fe-Cr尖晶石、Cr_2O_3富铬层的结构和组成,使其丧失了保护作用。氧化皮形成、剥落的模型主要依据蒸汽氧化机理、氧气氧化机理和氧气过氧化机理,3种机理解释了氧化皮形成、生长和剥落的全过程。

电站锅炉屏式过热器夹持管爆管分析

某电站锅炉屏式过热器夹持管发生了爆管。采用宏观检验、化学成分检测、金相分析、冲击试验及显微硬度检测对爆管原因进行了分析。结果表明,爆管原因是对TP347H管冷弯加工后没有进行固溶处理,产生了加工硬化,晶间贫铬产生的裂纹导致了强度下降,材料无法满足设计要求,最终发生脆性断裂。为避免同类事故的发生,建议对TP347H管在冷加工变形后进行固溶处理和稳定化处理。

某电厂TP347H不锈钢弯管中性面开裂失效分析

通过宏观形貌观察,化学成分分析、力学性能测试、显微组织观察、应力状态分析等测试手段对某电站锅炉屏式再热器TP347H钢弯管中性面开裂原因进行分析。结果表明,弯管长时间高温运行后,晶界析出大量含Cr碳化物,导致晶界贫铬弱化,发生晶间氧化,导致初始裂纹萌生;弯管应力数值分析显示弯管中性面内壁承受拉应力,同时中性面外壁的机械损伤加剧了应力集中作用,致使内壁氧化缺口位置微裂纹萌生后,在拉应力作用下不断由内向外沿晶扩展,直至穿透管壁,导致漏泄。

超临界机组锅炉高温再热器变形及爆管原因分析

针对某超临界机组锅炉高温再热器T91前屏爆管及出口TP347H直管变形的问题,通过对其进行宏观形貌、化学成分、金相组织、硬度、室温和高温拉伸性能等分析。结果表明:前屏爆管为焊接时采用规范的线能量较高、焊后热处理不当、焊接结构设计不合理导致母材与吊板衔接的角焊缝出现裂纹所致,管系结构设计引起的管屏应力也起到了一定的促进作用;高温再热器出口直管段变形与管屏拘束和TP347H材料高温强度较低有关。

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。

TH347H奥氏体不锈管内表面“鼓泡”缺陷分析研究

生产89mm以下规格TP347H不锈无缝钢管时,内表面出现"鼓泡"缺陷,通过对该缺陷分布及宏观、微观等进行分析研究。结果显示,钢管内表面出现的"鼓包"缺陷,是由于钢坯内大型非金属夹杂物所致,钢坯中非金属夹杂物异常主要是炼钢过程中卷渣造成。

某发电厂分隔屏过热器管泄漏分析

某发电厂6号炉分隔屏过热器管发生泄漏。对泄漏的过热器管进行了宏观检查、金相检验和硬度检测。结果表明:水平夹持管的焊缝硬度远高于母材,产生了较大的焊接应力;补焊部位长期运行后组织恶化,受到蒸汽的吹损而减薄,导致其泄漏。最终管子在漏点处蒸汽喷射的反作用力下发生断裂。

制氢装置集气管开裂原因

某公司制氢装置集气管在服役过程中发生开裂。通过化学成分分析、金相检验、断口分析和应力计算等方法对集气管开裂的原因进行了分析。结果表明:集气管超温运行使富铬碳化物在晶界处析出,集气管组织敏化,且管壁所受应力远高于其许用应力,导致管壁优先在应力集中区域开裂,并表现为沿晶开裂。