Study on Varying Metallic Properties of Straight and Elbow Pipes of Main Steam Piping after Long-Time Service

The mechanic properties, lasting strength and microstructural properties of straight and elbow pipesof 12CrMo, 10CrMo910 and 12CrlMoV low alloy steel main steam piping system after long-time service weretested and studied. The testing results showed that, for straight and elbow pipes of mainsteam piping under theconditions of high temperature and high pressure, the numerical operating performance indexes of their metalchanged with little difference, generally both within 5%, and the Values of elbow were higher than those ofstraight pipes. These phenomena proved that the aging processes of pipe metal at different positions are thesame. And the cause for higher numerical performance indexes of elbow and higher failure rate at elbow posi-tion during operation of steam pipes were investigated.

某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常分析及处理

针对某600 MW机组主蒸汽管道热胀位移异常状况,采用载荷测试的方法获取实际吊点载荷,发现原有吊架设计载荷小于管道实际吊点力、不能够满足管道承载需求,导致管道向上热膨胀位移量不足。最终本着经济有效原则,通过更换一组恒力吊架及变更水平向限位结构型式的方法,有效解决该故障,有力保障管道的安全稳定运行,也为类故障的处理提供可供参考的经验。

汽轮机蒸汽管道与阀门及汽缸外缸外表面传热系数的计算模型和计算方法

构建了汽轮机蒸汽管道、主汽调节阀与汽缸外缸的外表面传热系数计算模型与计算方法。给出了汽轮机蒸汽管道、主汽调节阀、高压外缸、中压外缸与低压外缸的内表面传热系数以及保温结构外表面与低压外缸外表面的复合传热系数计算公式。建立了汽轮机蒸汽管道、高压外缸与中压外缸的金属内层壁与保温结构外层壁的双层圆筒壁、主汽调节阀金属内层壁与保温结构外层壁的双层球壁以及低压外缸单层圆筒壁的传热过程计算模型。考虑到金属内层壁内表面温度与外表面温度和保温结构外层壁外表面温度均为待定温度,采用迭代法确定这些汽轮机部件的表面温度、传热过程的传热系数与热流密度。完成了汽轮机蒸汽管道、主汽调节阀、高压外缸、中压外缸与低压外缸的外表面传热系数计算分析的应用实例,得出了这些汽轮机部件传热过程金属内层壁外表面的传热系数、热流密度与等效表面传热系数的计算结果,为这些汽轮机部件温度场与应力场的有限元数值计算提供了传热边界条件。

抽汽再热循环的热力性能分析

为了提高特殊汽轮机组的整体经济性水平,以55 MW级垃圾焚烧发电汽轮机组为研究对象,采用提高主汽压力和抽汽再热循环的措施,定性研究了不同再热汽源抽汽点的位置、再热温度和再热压力对机组经济性的影响,计算了不同方案下的热力性能。结果表明:提高主汽压力并采用抽汽再热循环可大幅提高机组的经济性水平;在相同锅炉吸热量下,方案3和方案4的机组出力比方案1分别高5.46%和6.61%,方案4的机组出力比方案3高1.15%。

垃圾发电机组采用炉外抽汽再热特性

为有效提高垃圾发电机组的整体经济性水平,解决垃圾焚烧烟气对锅炉管道的腐蚀作用造成主蒸汽温度受限且不宜采用中间再热的难题,可采用炉外再热并提高主汽压力的措施。以55 MW级垃圾焚烧发电汽轮机组为研究对象,针对常规参数配置(方案一)循环效率低的问题,采用提高主汽压力和炉外再热措施,定性研究了不同再热汽源抽汽点的位置、再热温度和再热压力对机组经济性的影响。在理论分析基础上,提出了汽包抽汽再热循环(方案三)、汽机抽汽再热循环(方案四)方案。定量计算结果表明:(1)提高主汽压力和炉外再热可大幅提高机组经济性水平,且方案四最优;(2)方案四存在最佳再热压力,再热压力增大或减小,循环效率均降低;(3)相同锅炉吸热量下的机组功率,方案三比方案一大5.46%,方案四比方案一大6.61%。研究结果对解决主蒸汽温度受限且不宜采用中间再热的汽轮机组提高经济性具有重要的指导意义。

热电厂主蒸汽母管阀门焊缝裂纹原因分析

某化工厂主蒸汽母管焊缝在停车定检时发现了裂纹的存在,对焊缝裂纹通过宏观观察、能谱分析、金相分析及硬度检测,对裂纹的产生原因进行了分析。结果表明:阀门材料本身的特性及与管道母材壁厚的差别造成结构不连续应力集中,在介质流动的循环应力作用下形成微裂纹,停车过程中管道冷却速率过快,微裂纹扩展造成焊缝开裂,并对焊缝裂纹的预防提出了预防措施。

基于超声检测技术的主蒸汽管道对接焊缝缺陷检测

为研究超声检测技术在大型锅炉管道焊缝缺陷检测中的应用,利用常规超声检测(UT)、超声衍射时差法(TOFD)和全聚焦超声相控阵(TFM)共3种方法,对锅炉主蒸汽管道模拟试块焊缝缺陷进行全面检测,分析了典型焊接缺陷在不同超声无损检测技术中的信号响应情况。试验结果显示:常规UT、TOFD、TFM 3种超声检测技术均能对锅炉主蒸汽管道对接焊缝的常见埋藏缺陷实现信号显示,但对表面裂纹缺陷的检出存在盲区。TOFD和TFM检测技术在对缺陷的精确定量方面更具优势,常规UT检测成本虽低,但更依赖操作人员的经验且对缺陷定性困难。通过对3种超声检测技术在主蒸汽管道焊缝缺陷检测中的对比研究,为锅炉管道缺陷的识别提供了重要保障,为大型锅炉的检验检测提供技术支持。

闭合状态下高温气冷堆主蒸汽先导阀温度场数值分析

以高温气冷堆主蒸汽先导式安全阀为研究对象,采用实体单元进行建模,对主蒸汽安全阀的各部件与内部的水蒸汽流体耦合,采用有限元软件ANSYS进行温度场分析计算。结果表明阀门闭合状态下,流体域温度最大值在主阀入口处为576℃,随着流体远离主阀入口,温度逐渐降低,最小值为28.8℃。阀门固体域中,主阀外壁面温度为139℃,导阀外壁面的温度为44℃,切换器外壁面的温度为50℃。对于安全阀整体结构设计具有一定指导意义,可为分析安全阀热变形以及结构强度提供数据。

主蒸汽管道焊缝开裂分析及优化措施

某电厂主蒸汽管道母管与阀门焊缝熔合线附近产生环向裂纹缺陷,通过对失效样品进行断口、金相组织、理化性能等测试分析,发现裂纹的产生与支吊架调整不合理、焊接和热处理控制不当有关。经过合理调整支吊架、改进焊接工艺、采用有效的焊后热处理等措施,彻底解决了问题。

RBI技术在主蒸汽母管检验中的应用

采用RBI技术对某煤化工公司热电车间主蒸汽母管进行了风险评估,分析了管道潜在的损伤机理,对比分析了管道在检验当前时间点和计划停车检修时间点的风险水平、失效可能性。依据风险评估结果和相关标准制定了管道的检验策略,给出了后续定期检验时的检验重点。

压水堆核电厂主蒸汽隔离阀阀体端部尺寸超差应力分析研究

本文以国内某压水堆核电机组的主蒸汽隔离阀阀体与超级管道连接段为例,按照RCC-M标准对减薄主蒸汽隔离阀阀体内径至与超级管道内径一致进行研究。同时,借助有限元软件Ansys对阀体减薄后的主蒸汽隔离阀开展应力分析,证明阀门仍然满足RCC-M标准及技术规格书的要求。结合理论分析及有限元模型模拟结果,证明主蒸汽隔离阀阀体端部尺寸超差通过减薄主蒸汽隔离阀阀体内径这一解决措施是可行的。

国产核电用大直径P91无缝钢管的研发

介绍了国产核电用大直径P91无缝钢管的制造工艺及产品性能。通过控制管坯加热温度避免δ铁素体组织的产生,设计优化热轧成型工艺,采用大变形二辊斜轧穿孔、均整精轧及在线定径的一火成材工艺,合理设计热处理制度及模拟焊后热处理温度等控制措施,开发生产出第四代核电主蒸汽管道用大直径P91无缝钢管。经过对钢管头、中、尾分别取样进行试验评定,结果显示,该P91无缝钢管性能良好、金相组织均匀、稳定,不仅具有良好的高温持久性能,而且还具有优异的低温冲击韧性,交货状态和模拟焊后热处理状态下各项性能均满足ASME核电标准和600 MW示范快堆工程主蒸汽管道系统用SA-335 P91无缝钢管的技术协议要求。利用等温线外推法,计算出交货状态500℃10万小时下的高温持久强度为228 MPa,模拟焊后热处理状态下500℃10万小时下的高温持久强度为224 MPa,两者均满足核电ASME第Ⅲ卷D5 Table HBB-I-14.6F考核强度(212 MPa)的要求,产品已应用于第四代核电核岛主蒸汽管道项目。

轴封式核主泵惰转流量试验优化研究

M310机组反应堆冷却剂主泵的惰转流量试验一般需要两个燃料循环执行一次,每次试验都会人为停运主泵,一方面增加了大修关键路径,另一方面还增加了主泵启动过程中意外损坏的风险。文章主要对影响主泵惰转性能因素开展研究,在分析主泵动量方程和环路流动阻力特性的基础上,发现蒸汽发生器堵管数量是影响主泵惰转流量的主要因素,得出:主泵惰转流量试验在首次启堆前第一次实施后,若压力容器堆芯没有设计变化且蒸汽发生堵管数量小于7%时,后续可以不再执行。

抽汽供热母管制机组蒸汽管道吹扫工艺研究

为保证新增汽轮机组的安全稳定运行,对母管制机组蒸汽管道进行吹扫,以彻底清除在制造、安装过程中留在渣屑及杂物。方法:结合实践经验,对吹扫范围、吹扫方式、吹扫流程、吹扫参数进行分析,提出一种蓄能降压分段吹扫工艺。在施工阶段,制定临时管道施工流程及验收标准,严格控制临时管道施工的质量及洁净度。在吹扫阶段,按制定的吹扫流程,严格控制吹扫参数,降低吹扫过程中对主机的影响,提高吹扫效果。结果:通过靶板检验,蓄能降压分段吹扫方式满足规范要求,吹扫效果好。

超高压蒸汽并网管道配管设计方案的探讨

自产超高压蒸汽是裂解炉回收能量的重要途径。超高压蒸汽并网管道由于温度高、压力大、管道材料特殊等特点,成为裂解炉区重要的管系之一。以某新建乙烯装置裂解炉区重油炉为例,介绍了超高压蒸汽并网管道的布置思路、管架设计及注意事项,并对消音器的布置方案进行了讨论。通过两种阀组布置方案的比较,得出方案二更便于阀门在平台上的操作和检修,同时可节省投资,因此最终确定方案二为首选方案。

用Larson-Miller参数描述12Cr1 MoV与15CrMo的老化行为

通过系列温度-时间组合的实验室模拟实验和对大量数据的汇总、分析,证明Larson-Miller(P)参数可以合理描述12Cr1MoV、15CrMo等主蒸汽管道材料的多种老化行为.结果表明,随着P值的增大,热管材料基体中的合金元素贫化加剧,球化程度逐渐升高,且力学性能显著下降,显示出这两种主蒸汽管道材料的组织和力学性能退化与Larson-Miller参数之间良好的对应关系.

基于可靠性的电厂主蒸汽管道的寿命评定

分别应用传统寿命评估方法和基于可靠性的寿命方法对华能辛店发电厂主蒸汽管进行了寿命评定 ,基于可靠性的寿命评估方法认为主蒸汽管道的失效是一随机事件 ,并以可靠度 (失效概率 )为主要判据与现在火电厂实行的可靠性管理有机地结合在一起 ,所以该方法比传统方法更准确。

某超临界机组主蒸汽管道用P91钢热挤压三通失效分析

某超临界参数直流锅炉高温过热器出口三通在累计运行近5?104h后发生泄漏。对该失效三通进行解体,采用宏观检验与微观组织观察、力学性能检验、有限元蠕变应力分析等方法,开展裂纹观察分析、材质性能评价,并结合厚壁三通的生产工艺进行原因分析。研究结果表明:三通本体、主裂纹附近及相邻管均未出现明显的长时蠕变空洞、组织严重老化等特征,无明显因运行导致的组织过热特征,强度校核满足设计要求。主裂纹直管肩部过渡区内壁内凹带处启裂,并向外壁扩展。该裂纹在三通热挤压成型过程中形成,在服役过程中进一步扩展直至断裂失效。

12Cr1MoV钢主蒸汽管道运行19万小时后的组织性能评定

采用金相观察、碳化物类型及成分分析、力学性能检测等试验手段,对运行了19万小时的电厂用12Cr1MoV钢主蒸汽管道进行组织与性能评定。结果表明,碳化物在晶界和晶内均发生聚集,其类型从运行前的M3C、MC转变为M3C、MC、M7C3、M2C,但晶粒和碳化物没有长大的迹象,且未发现使其性能严重恶化的M23C6和M6C型碳化物。室温下,其强度和冲击韧性有所下降,但塑性无明显变化;高温下强度下降,但塑性和冲击韧性有所提高。总之,该管道的组织和性能仅发生了轻度劣化,可以继续安全运行。

超期服役马氏体耐热钢主蒸汽管的损伤和评价

高温持久强度试验和微观结构分析显示,某热电厂F12主蒸汽管道经16.5万小时运行后,弯管材料的力学性能产生明显的退化,微观组织表现出马氏体分解、多边形化和碳化物粗化等蠕变损伤特征,这些现象为材料失效和设备寿命评价提供一有效途径。服役材料的持久强度试验结果和主蒸汽管线运行状态下的有限元分析表明,该主蒸汽管道弯管的再设计许用应力值已不能满足继续安全运行十万小时的基本条件。在没有形成空洞或表面裂纹等局部损伤前提下,至少可以安全运行五年时间。而为安全起见,建议在此寿命中期进行一次安全评估。