范文一:氧化皮铁磁性检测仪的可靠性(定稿)
氧化皮铁磁性检测仪的可靠性
112
1.国电科学技术研究院,江苏 南京 210031 2.国电蚌埠发电有限公司,安徽 蚌埠 233411
空气磁导率=1,其他
【摘 要】对比检测数据,分析奥氏体钢老化和机械加工后铁磁性增大对检测可靠性的影响;提出必须通过射线检测或其他方法复核,才能确保定性或定量的可靠性。 【关键词】 奥氏体钢管 氧化皮 铁磁检测仪 可靠性
Oxide ferromagnetic Testing Instrument Reliability
Xie Hang-yun1 , Zhang Bing2, 1
(1. Guodian Science and Technology Research Institute, Nanjing 210031, 2. Guodian Bengbu Power Generation Co., LTD. Bengbu 233144)
Abstract: The effect on the reliability of oxide ferromagnetic testing instrument that be brought by the ferromagnetism increasing of austenitic steel after aging and being machined be analysed by contrasting the testing data. Put forward that the reliability of qualitative analysis and quantitative analysis can be insured none but by checking of radiogram and other means.
Key words: austenitic steel tube; oxide; ferromagnetic testing instrument; reliability
1 引言
目前,超(超)临界机组经过不断发展,已经成为火力发电的主力机组,但是,其锅炉高温受热面大量使用的奥氏体钢管内部高温蒸汽氧化问题却在很大程度上困扰着锅炉的安全经济运营。锅炉奥氏体钢管内剥落、堆积的氧化皮的阻流作用,将产生恶性循环——提高管壁金属温度、加剧高温蒸汽氧化、加快氧化皮剥落、加速管壁金属老化甚至产生短期失效。
为保证机组的安全运行,除采用良好的汽水品质和合理的运行方式以减缓管子内壁氧化皮生成和剥落的速度之外,还应及时对管内剥落、堆积的氧化皮进行检测和割管清理,消除堆积氧化皮的阻流作用,防止管子超温过热引起的管子寿命损伤或短时过热失效。因此奥氏体钢管内堆积氧化皮铁磁性检测仪便可发挥重要作用。目前普遍采用的氧化皮铁磁性检测仪,不需要探头和管子之间的耦合处理,无消耗材料,工艺简单,节能环保,便捷高效,较之早期射线照相和割管检查具有明显的优势。
但是,受奥氏体钢管子本身铁磁性或叫本底铁磁性的影响,在实际应用中,目前这种技术水平的奥氏体钢管内堆积氧化皮铁磁性检测仪的检测可靠性有其客观局限性,必须正确认识。
2 氧化皮铁磁性检测仪简介
氧化皮铁磁性检测仪的原理,是根据奥氏体钢管和管内剥落的氧化皮的铁磁性的客观差异,用磁敏元件作传感器检测管内铁磁性物质,将所产生的电磁信号转变成数字信号。
正常的奥氏体钢管子是顺磁性或弱铁磁性的,而高温蒸汽氧化所产生的氧化物的铁磁性相对大得多。根据被检对象的这一特征,氧化皮铁磁性检测仪就可以实现在奥氏体钢管外部检测管内堆积的氧化皮。
3 氧化皮铁磁性检测仪的应用实例
某HG-1913/25.4-YM7型的超临界锅炉,于2008年12月正式投入商业运营,其过热器出口蒸汽温度为571℃,再热器出口蒸汽温度为569℃。至检测日期,累计运行约13300小时,
启停7次。
末级过热器管子为纵向顺流布置,共30屏,每屏由20根U 形管组成。入口联箱下部为Ф44.5×8.5规格的SA-213T91材质的管子。下部弯管前部,有材料分界点,分界点以后为同规格的SA-213TP347H 材质的管子。出口联箱下部过渡段管子规格为Ф44.5×9,材质为SA-213T91。末级过热器管屏结构见图-1。
图-1 末级过热器管屏示意图
末级过热器管内堆积氧化皮检测的数据见表-1,表中管屏编号顺序为炉左至炉右,管子编号顺序为屏外向屏内,射线检测(RT )数据为氧化皮高度占管子内经的百分比。表中只列出B 弯的仪器示值≥70的部分测试数据和同一管子A 、C 弯曲部位的测试数据。为了对比数据,检测时对A 、B 处两个弯曲点进行了检测。为了确认氧化皮铁磁性检测仪的检测可靠性,B 弯检测数据≥70的管子进行了射线检测核对。
表-1 末级过热器管内堆积氧化皮检测部分数据
由图-1和表-1105。正常情况下,A 、C 两弯处是不可能堆积氧化皮的。没有氧化皮堆积的弯管的测试数据也是比较大的,说明弯管本身有一定的铁磁性。
20屏第6管B 弯仪器示值为82,射线检测,其管内氧化皮堆积高度为0;17屏第8管B 弯仪器示值为120,其管内氧化皮堆积高度为8%。而17屏6管B 弯仪器示值为85,氧化皮堆积高
度为50%。10屏第9管和11屏第9管B 弯的测试数据都是80,前者的氧化皮堆积高度为20%,而后者为0。氧化皮铁磁性检测仪的示值和管内氧化皮的量无对应关系。
由此看来,根据氧化皮铁磁性检测仪的示值对管内氧化皮进行定性和定量都是困难的。
4 当前技术水平的氧化皮铁磁性检测仪的可靠性和应用价值
管内氧化皮堆积到一定高度,氧化皮铁磁性检测仪的示值必定达到某一数据。这是氧化皮铁磁性检测仪可实现定量的客观依据。假设奥氏体钢管都是弱铁磁性的,和氧化皮的铁磁性相差较大,我们就可以不考虑其铁磁性对检测数据的影响。这样,通过对比试验,获得不同规格、不同材质、不同曲率和圆度的奥氏体钢管子内部堆积氧化皮检测的经验数据后,就可以对氧化皮占管子内经的百分比或氧化皮的质量进行定量;甚至通过提高仪器系统性能,可实现自动显示所测管内氧化皮的质量。另外,还可以根据仪器显示的动态信号,通过一定的检测工艺,对管内的水、铁丝等进行定性。
但是,由客观检测数据来看,管内没有氧化皮,仪器示值也可能达到甚至超过某一数值,如20屏第6管B 弯仪器示值为82,其管内氧化皮堆积高度为0。这就是说,弯管本身存在一定的铁磁性,或叫做管子的本底铁磁性,且管子的本底铁磁性各不相同,这也就对氧化皮铁磁性检测仪检测的可靠性提出挑战。因此,不能完全依据氧化皮铁磁性检测仪的检测数据对管内氧化皮进行定性和定量,必须进行射线检测核对或者割管检查核对。那么,根据检测当量数据确认管内氧化皮量为××克的精确定量的说法,则是完全不可靠的。这不只是氧化皮的成份、堆积密度和形态对检测数据的影响问题,主要是管子的本底铁磁性问题。氧化皮的成份、堆积密度、形态和探头灵敏度等对检测数据的影响,是可以通过充分的实验数据予以纠正的;而弯管的本底铁磁性则各不相同,数据没有规律性,这是检测过程中难以解决的问题。
当前技术水平的氧化皮铁磁性检测仪受奥氏体钢管子本底铁磁性的影响,检测的可靠性难于保障,不能独立用于奥氏体钢管内堆积氧化皮的检测。但是,此类仪器也有其重要的应用价值。
当管内氧化皮堆积到一定高度,仪器示值必定达到某一示值。当然这一示值可能是管子本底铁磁性。这样,仍然可以判定,测试值较小的弯管内是没有大量氧化皮堆积的。这样就可以大大缩小用射线核对的范围。尤其是应用于检测新建机组的奥氏体钢管内非碎屑类铁磁性异物,用合理的检测方法,是基本能够较好地进行检测的。
5 影响奥氏体钢管子铁磁性的因素
铁磁质中相邻原子中的电子之间通过量子效应的“交换作用”,使电子自旋磁矩取向一致,形成小的自发磁化区——磁畴。铁磁质中的磁畴,在未受到磁场作用时是紊乱无序的,受到磁场作用后,众磁畴趋向一致,体现出宏观铁磁性。铁磁质主要包括:铁、钴、镍以及它们与其他元素形成的合金;钢中的铁素体、珠光体、贝氏体、和马氏体均为强铁磁性组织,奥氏体、合金碳化物是顺磁体[1],磁性很弱。
因为受原子间金属键结合力的约束,电子自旋磁矩不能形成磁畴,所以奥氏体晶体结构的固溶体是顺磁体而非铁磁质。
长期高温下运行后老化或机械加工,都可影响或打破了奥氏体钢的微观结构状态,使奥氏体钢管子的铁磁性不同程度地增加。一方面部分固溶物质析出到晶界;另一方面,部分奥氏体晶粒扭曲、断裂,或产生亚相或转变成铁素体等,奥氏体钢也呈现一定的铁磁性。
为保证奥氏体钢管子弯管制作加工后,管子的组织稳定性、高温持久强度和抗腐蚀性能等,通常用于锅炉受热面的奥氏体钢管子,“冷成形后应进行1177℃±28℃至少保温30min 的固溶处理”[2]。固溶处理达到理想状态,亚相、铁素体等回复到奥氏体组织,晶粒界面上的析出物溶入晶内,奥氏体钢就呈顺磁性或弱磁性。
材料老化造成的奥氏体钢铁磁性增加,管子各个部位相对差别不大。根据这一特点,可在弯管近区的直管上测试本底铁磁性值,检测弯管时可将仪器示值减去本底铁磁性值。这样就排除了了材料老化对检测可靠性的影响因素。
奥氏体钢管子弯管加工后产生的本底磁性大小,一方面与弯管加工的弯曲半径、不圆度、加工形变速度等机械加工参数有关,另一方面,机械加工后固溶热处理起着决定因素。奥氏体钢管子弯管加工后,如果固溶热处理工艺实施严格,热处理质量好,管子的本底铁磁性就小,否则就呈现明显的铁磁性。因此,本底铁磁性也能反映奥氏体钢管子弯制加工后的固溶热处理质量。
6 新一代氧化皮铁磁性或电磁性检测仪正在问世
据了解,新一代管内氧化皮检测仪已经问世,目前正在试用阶段。一种是利用远场涡流检测,采用一定方法消除管子本底铁磁性的影响;另一种是设法使管子达到磁饱和,在一定程度上也可消除管子本底铁磁性的影响。
7 结论
7.1目前普遍采用的氧化皮铁磁性检测仪,不需要探头和管子之间的耦合处理,无消耗材料,工艺简单,节能环保,便捷高效。
7.2 奥氏体钢管子在长期高温下运行后老化或机械加工后铁磁性增加,影响氧化皮铁磁性检测仪检测的可靠性。
7.3 当前技术水平的氧化皮铁磁性检测仪检测奥氏体钢管内堆积的氧化皮,必须通过射线检测或其他方法复核,才能可靠定性或定量,如果独立用于奥氏体钢管内堆积氧化皮的检测,还需要从原理上进一步改进,技术上还需要革新。
7.4 新一代管内氧化皮检测仪有望很快占领市场。
参考资料
[1]张帆, 周伟敏. 材料性能学[M]﹒上海:上海交通大学出版社,2009:303﹒ [2]火力发电厂金属材料手册[M]﹒北京:中国电力出版社,2001:324﹒
范文二:氧化皮铁磁性检测仪的可靠性(定稿)
氧化皮铁磁性检测仪的可靠性
112谢航云,李伟,张兵
1(国电科学技术研究院,江苏 南京 210031
2(国电蚌埠发电有限公司,安徽 蚌埠 233411 空气磁导率,1,其他
【摘 要】对比检测数据,分析奥氏体钢老化和机械加工后铁磁性增大对检测可靠性的影响;提出必须通过射线检测或其他方法复核,才能确保定性或定量的可靠性。
【关键词】 奥氏体钢管 氧化皮 铁磁检测仪 可靠性
Oxide ferromagnetic Testing Instrument Reliability
121Xie Hang-yun , Zhang Bing,
(1. Guodian Science and Technology Research Institute, Nanjing 210031, 2. Guodian
Bengbu Power Generation Co., LTD. Bengbu 233144)
Abstract: The effect on the reliability of oxide ferromagnetic testing instrument that be
brought by the ferromagnetism increasing of austenitic steel after aging and being
machined be analysed by contrasting the testing data. Put forward that the reliability of
qualitative analysis and quantitative analysis can be insured none but by checking of
radiogram and other means.
Kxide; ferromagnetic testing instrument; reliability ey words: austenitic steel tube; o
1 引言
目前,超(超)临界机组经过不断发展,已经成为火力发电的主力机组,但是,其锅炉高温受热面大量使用的奥氏体钢管内部高温蒸汽氧化问题却在很大程度上困扰着锅炉的安全经济运营。锅炉奥氏体钢管内剥落、堆积的氧化皮的阻流作用,将产生恶性循环——提高管壁金属温度、加剧高温蒸汽氧化、加快氧化皮剥落、加速管壁金属老化甚至产生短期失效。
为保证机组的安全运行,除采用良好的汽水品质和合理的运行方式以减缓管子内壁氧化皮生成和剥落的速度之外,还应及时对管内剥落、堆积的氧化皮进行检测和割管清理,消除堆积氧化皮的阻流作用,防止管子超温过热引起的管子寿命损伤或短时过热失效。因此奥氏体钢管内堆积氧化皮铁磁性检测仪便可发挥重要作用。目前普遍采用的氧化皮铁磁性检测仪,不需要探头和管子之间的耦合处理,无消耗材料,工艺简单,节能环保,便捷高效,较之早期射线照相和割管检查具有明显的优势。
但是,受奥氏体钢管子本身铁磁性或叫本底铁磁性的影响,在实际应用中,目前这种技术水平的奥氏体钢管内堆积氧化皮铁磁性检测仪的检测可靠性有其客观局限性,必须正确认识。 2 氧化皮铁磁性检测仪简介
氧化皮铁磁性检测仪的原理,是根据奥氏体钢管和管内剥落的氧化皮的铁磁性的客观差异,用磁敏元件作传感器检测管内铁磁性物质,将所产生的电磁信号转变成数字信号。
正常的奥氏体钢管子是顺磁性或弱铁磁性的,而高温蒸汽氧化所产生的氧化物的铁磁性相对大得多。根据被检对象的这一特征,氧化皮铁磁性检测仪就可以实现在奥氏体钢管外部检测管内堆积的氧化皮。
3 氧化皮铁磁性检测仪的应用实例
某HG-1913/25.4-YM7型的超临界锅炉,于2008年12月正式投入商业运营,其过热器出口蒸汽温度为571?,再热器出口蒸汽温度为569?。至检测日期,累计运行约13300小时,
启停7次。
末级过热器管子为纵向顺流布置,共30屏,每屏由20根U形管组成。入口联箱下部为Ф44.5×8.5规格的SA-213T91材质的管子。下部弯管前部,有材料分界点,分界点以后为同规格的SA-213TP347H材质的管子。出口联箱下部过渡段管子规格为Ф44.5×9,材质为SA-213T91。末级过热器管屏结构见图,1。
入口联箱 出口联箱 T91
??? ???
TP347
C A
B
图,1 末级过热器管屏示意图
,表中管屏编号顺序为炉左至炉右,管子编号末级过热器管内堆积氧化皮检测的数据见表,1
顺序为屏外向屏内,射线检测(RT)数据为氧化皮高度占管子内经的百分比。表中只列出B弯的仪器示值?70的部分测试数据和同一管子A、C弯曲部位的测试数据。为了对比数据,检测时对A、B处两个弯曲点进行了检测。为了确认氧化皮铁磁性检测仪的检测可靠性,B弯检测数据?70的管子进行了射线检测核对。
表,1 末级过热器管内堆积氧化皮检测部分数据
编号 A弯 B弯 C弯
管屏,管子 示值 示值 RT(%) 示值
20 85 30 60 8,9
30 90 20 60 9,8
20 80 20 55 10,9
20 80 0 80 11,9
30 105 30 58 13,6
52 75 20 48 14,6
65 120 8 65 17,8
30 85 50 60 17,6
19 88 40 63 17,4
12 90 30 60 18,5
11 90 17 65 18,4
14 100 60 70 18,3
27 75 0 60 18,1
13 90 30 80 19,8
30 82 0 57 20,6
15 90 25 105 23,8
由图,1和表,1中的检测数据看,A弯数据最大为65;C弯数据最大为105。正常情况下,A、C两弯处是不可能堆积氧化皮的。没有氧化皮堆积的弯管的测试数据也是比较大的,说明弯管本身有一定的铁磁性。
20屏第6管B弯仪器示值为82,射线检测,其管内氧化皮堆积高度为0;17屏第8管B弯仪器示值为120,其管内氧化皮堆积高度为8,。而17屏6管B弯仪器示值为85,氧化皮堆积高
度为50,。10屏第9管和11屏第9管B弯的测试数据都是80,前者的氧化皮堆积高度为20,,而后者为0。氧化皮铁磁性检测仪的示值和管内氧化皮的量无对应关系。
由此看来,根据氧化皮铁磁性检测仪的示值对管内氧化皮进行定性和定量都是困难的。 4 当前技术水平的氧化皮铁磁性检测仪的可靠性和应用价值
管内氧化皮堆积到一定高度,氧化皮铁磁性检测仪的示值必定达到某一数据。这是氧化皮铁磁性检测仪可实现定量的客观依据。假设奥氏体钢管都是弱铁磁性的,和氧化皮的铁磁性相差较大,我们就可以不考虑其铁磁性对检测数据的影响。这样,通过对比试验,获得不同规格、不同材质、不同曲率和圆度的奥氏体钢管子内部堆积氧化皮检测的经验数据后,就可以对氧化皮占管子内经的百分比或氧化皮的质量进行定量;甚至通过提高仪器系统性能,可实现自动显示所测管内氧化皮的质量。另外,还可以根据仪器显示的动态信号,通过一定的检测工艺,对管内的水、铁丝等进行定性。
但是,由客观检测数据来看,管内没有氧化皮,仪器示值也可能达到甚至超过某一数值,如20屏第6管B弯仪器示值为82,其管内氧化皮堆积高度为0。这就是说,弯管本身存在一定的铁磁性,或叫做管子的本底铁磁性,且管子的本底铁磁性各不相同,这也就对氧化皮铁磁性检测仪检测的可靠性提出挑战。因此,不能完全依据氧化皮铁磁性检测仪的检测数据对管内氧化皮进行定性和定量,必须进行射线检测核对或者割管检查核对。那么,根据检测当量数据确认管内氧化皮量为××克的精确定量的说法,则是完全不可靠的。这不只是氧化皮的成份、堆积密度和形态对检测数据的影响问题,主要是管子的本底铁磁性问题。氧化皮的成份、堆积密度、形态和探头灵敏度等对检测数据的影响,是可以通过充分的实验数据予以纠正的;而弯管的本底铁磁性则各不相同,数据没有规律性,这是检测过程中难以解决的问题。
当前技术水平的氧化皮铁磁性检测仪受奥氏体钢管子本底铁磁性的影响,检测的可靠性难于保障,不能独立用于奥氏体钢管内堆积氧化皮的检测。但是,此类仪器也有其重要的应用价值。
当管内氧化皮堆积到一定高度,仪器示值必定达到某一示值。当然这一示值可能是管子本底铁磁性。这样,仍然可以判定,测试值较小的弯管内是没有大量氧化皮堆积的。这样就可以大大缩小用射线核对的范围。尤其是应用于检测新建机组的奥氏体钢管内非碎屑类铁磁性异物,用合理的检测方法,是基本能够较好地进行检测的。
5 影响奥氏体钢管子铁磁性的因素
铁磁质中相邻原子中的电子之间通过量子效应的“交换作用”,使电子自旋磁矩取向一致,形成小的自发磁化区——磁畴。铁磁质中的磁畴,在未受到磁场作用时是紊乱无序的,受到磁场作用后,众磁畴趋向一致,体现出宏观铁磁性。铁磁质主要包括:铁、钴、镍以及它们与其他元素形成的合金;钢中的铁素体、珠光体、贝氏体、和马氏体均为强铁磁性组织,奥氏体、合金碳化[1]物是顺磁体,磁性很弱。
因为受原子间金属键结合力的约束,电子自旋磁矩不能形成磁畴,所以奥氏体晶体结构的固溶体是顺磁体而非铁磁质。
长期高温下运行后老化或机械加工,都可影响或打破了奥氏体钢的微观结构状态,使奥氏体钢管子的铁磁性不同程度地增加。一方面部分固溶物质析出到晶界;另一方面,部分奥氏体晶粒扭曲、断裂,或产生亚相或转变成铁素体等,奥氏体钢也呈现一定的铁磁性。
为保证奥氏体钢管子弯管制作加工后,管子的组织稳定性、高温持久强度和抗腐蚀性能等,通常用于锅炉受热面的奥氏体钢管子,“冷成形后应进行1177??28?至少保温30min的固溶处[2]理”。固溶处理达到理想状态,亚相、铁素体等回复到奥氏体组织,晶粒界面上的析出物溶入晶内,奥氏体钢就呈顺磁性或弱磁性。
材料老化造成的奥氏体钢铁磁性增加,管子各个部位相对差别不大。根据这一特点,可在弯管近区的直管上测试本底铁磁性值,检测弯管时可将仪器示值减去本底铁磁性值。这样就排除了了材料老化对检测可靠性的影响因素。
奥氏体钢管子弯管加工后产生的本底磁性大小,一方面与弯管加工的弯曲半径、不圆度、加工形变速度等机械加工参数有关,另一方面,机械加工后固溶热处理起着决定因素。奥氏体钢管子弯管加工后,如果固溶热处理工艺实施严格,热处理质量好,管子的本底铁磁性就小,否则就呈现明显的铁磁性。因此,本底铁磁性也能反映奥氏体钢管子弯制加工后的固溶热处理质量。 6 新一代氧化皮铁磁性或电磁性检测仪正在问世
据了解,新一代管内氧化皮检测仪已经问世,目前正在试用阶段。一种是利用远场涡流检测,采用一定方法消除管子本底铁磁性的影响;另一种是设法使管子达到磁饱和,在一定程度上也可消除管子本底铁磁性的影响。
7 结论
7.1目前普遍采用的氧化皮铁磁性检测仪,不需要探头和管子之间的耦合处理,无消耗材料,工艺简单,节能环保,便捷高效。
7.2 奥氏体钢管子在长期高温下运行后老化或机械加工后铁磁性增加,影响氧化皮铁磁性检测仪检测的可靠性。
7.3 当前技术水平的氧化皮铁磁性检测仪检测奥氏体钢管内堆积的氧化皮,必须通过射线检测或其他方法复核,才能可靠定性或定量,如果独立用于奥氏体钢管内堆积氧化皮的检测,还需要从原理上进一步改进,技术上还需要革新。
7.4 新一代管内氧化皮检测仪有望很快占领市场。
参考资料
[1]张帆,周伟敏.材料性能学[M])上海:上海交通大学出版社,2009:303)
])北京:中国电力出版社,2001:324) [2]火力发电厂金属材料手册[M
范文三:基于新型无损检测仪的奥氏体锅炉管内壁氧化皮堵塞爆管探讨
摘 要:奥氏体不锈钢氧化膜脱落堵塞引起爆管的问题已严重威胁火电厂的运行, 作者通过分 析湘潭电厂采用传统的射线拍片检查和自主研发新型专用无损检测仪对管子进行检测的情况, 突出新型专用检测仪具有检测准确快捷、灵敏度高、对被检测管子无要求的优点。并根据两台 超临界锅炉的检测结果分析了氧化皮堵塞的特点,同时结合奥氏体锅炉管壁温度曲线变化,指 出即使是滑压闷炉缓冷的锅炉也会发生氧化皮堵塞。从强化管理的高度率先提出并实施了将氧 化皮检测纳入“四管”防磨防爆体系,在氧化皮问题上做到“逢停必查” ,确保机组运行安全, 为其他电厂处理此问题提供宝贵的实际经验。
关键词:氧化皮;奥氏体不锈钢;无损检测;堵塞
Investigation for the pipe burst caused by oxide skin stripping off from austenitic stainless steel pipe internal wall
based on the new tester
Peng Xin Li Youqing Wang Shuangyong Ren Jianwen
Xiangtan Power Generation Co.,Ltd 411102
Abstract: The problem that pipe burst caused by oxide skin from austenitic stainless steel pipe, which stripped off from the pipes internal wall and blocked the pipes,has greatly threatened the healthy operation of power plants. The author analysed the testing condition of Xiangtan power plant, whose supercritical boilers were tested by traditional X-ray and the new special tester self-developed by Xiangtan power plant, underlined the special tester has advantages of high sensitivity and no-requirement for the tested pipes, the operation was also simple and quick , then indicated the features of the oxide skin blockage based on the testing results. Combined the temperature curve of austenitic boiler pipe, this paper pointed out the boiler pipes would be probably blocked by oxide skin even if the boiler shut down with sliding pressure. In view of strengthening maintenance management, Xiangtan power plant presented and implemented the measure that integrated oxide skin testing with anti-wear and anti-burst system for ” four pipes” and tested pipes as soon as the units shutted down so as to make sure the units operated securely. These also provided valuable practical experience for other power plants dealing with similar problems.
Key words: oxide skin; austenitic stainless steel; nondestructive testing; block
0 引言
目前,在国内外火力发电机组中,高温过热器不锈钢管内壁蒸汽氧化所引发的氧化层剥落 造成管子堵塞爆管的现象时有发生。随着我国火电机组向超临界、超超临界参数发展,此类问 题将会更为突出。虽然不少学者研究员经过探索取得了一定进展,但对彻底解决氧化皮的生长 和剥落做到可控在控这一问题尚无定论,现已成为困绕电力行业的一个国际性难题。
湘潭电厂二期扩建投产了两台 600MW 超临界发电机组,配备了东方锅炉(集团)股份有 限公司生产的超临界参数变压直流本生型锅炉,高温过热器出口额定工作温度为 570℃,额定 工作压力为 25.4MPa 。屏式过热器、高温过热器和高温再热器的炉内管部分材质均为 TP347H , 其中屏式过热器共 13屏,每屏 24圈,蒸汽进口侧管子规格为 45×7.4mm ,蒸汽出口侧管子规 格为 45×10.8mm ,高温过热器共 31屏,每屏 20圈,第一圈管子的规格为 50.8×8.9mm ,其余 为 45×7.8mm ,高温再热器共 84屏,每屏 10圈,管子规格均为 50.8×4.5mm 。投产数千小时 后发现高温过热器有内壁氧化皮堵塞现象。
1 氧化物堵塞爆管问题综述
金属中的 Fe 元素会在高温水蒸汽与水蒸汽和水蒸汽分解出的 O 2反应产生严重的氧化。 从热
力学角度分析,铁的高温水蒸汽氧化是一个不可避免的自然过程。氧化物的剥落决定于氧化产 物与母材热膨胀系数之间的差异,相差越大,氧化皮越容易剥落。表 1列出了两种不锈钢材和 氧化物的热膨胀系数。
表 1 几种钢材和氧化物在 600℃时的热膨胀系数
因此,由于热膨胀系数的差异,当氧化层达到一定厚度后 , 在温度发生变化时,氧化皮即很 容易从金属本体剥离。尤其是温度发生反复的或剧烈的变化时,如锅炉启停、停炉时强制通风 快速冷却,都会加速氧化皮的剥落。剥落物的氧化皮主要成分是 Fe 3O 4和少量 Fe 2O 3,锅炉正常 运行中的蒸汽流带不走尺寸较大的氧化皮,所以造成了停机时氧化皮的堵塞。
氧化皮堵塞造成的损坏主要体现在以下三方面:(1)超温爆管 在机组启动和停炉过程中, 氧化物的剥落率最高,当堆积物数量较多时,管壁大幅超温,引起爆管,一般是在开机并网后 几十小时甚至几小时内发生,爆口呈短期过热特征。 (2)主汽门的卡塞。 (3)造成汽轮机固体 颗粒磨损而引起严重损坏。
目前国内解决此问题的方法只能采用对弯管段进行射线拍片的传统方法,通过对底片投影 进行判断分析管子被氧化皮堵塞的程度,这种方法花费时费力,尤其不适合用在负荷紧张的停 机抢修中,且常因人为操作工艺不当影响底片成像,影响判断的准确性。另一种是采用氧化皮 专用检测仪器,检测速度快, 1台炉 1~2天就可以完成,准确性较高;
2 湘潭电厂超临界机组锅炉壁温变化及奥氏体锅炉管检测过程
2.1 机组滑停过程高温过热器壁温变化情况
通过调研总结,公司从运行和检修的角度出台实施了预防控制氧化皮堵塞的措施,规定在 机组运行时控制不发生超温和负荷急剧变化的情况发生,且在滑停过程中屏过、高过和高再出 口蒸汽温度的温度变化率不高于 2℃ /min。 下图为出台控制措施后 4号机组在一次滑压停机过程 高温过热器壁温测点的记录曲线。
图 1 高过出口管子停炉后壁温变化曲线 图 2 高过出口管子通风吹扫过程壁温变化曲线 Fig.1 Temperature curve of superheater Fig.2 Temperature curve of superheater
exit-end pipe while units shutting down exit-end pipe at purging process
从图 1中可看出在通风吹扫之后的过程中壁温下降速度远小于每分种 2℃,图 2为图 1的
通风吹扫过程壁温变化的局部放大图, 可以看出在此阶段壁温下降速度很快, 在 12分钟时间下 降了约 240℃,平均每分钟下降 20℃,大大超出控制的温度变化速率。但是通风吹扫过程是必 不可少的。从氧化皮剥落的机理来解释,这个过程不锈钢将急速收缩,而氧化物却几乎不收缩, 导致剥离脱落,所以受这个过程的影响容易产生氧化皮堆积。
2.1 射线检查过程
2007年 8月至 10月间,利用停炉检修机会,金属监督安排采用射线拍片的方式,对高温过 热器 U
形弯的下弯头进行射线拍片抽查氧化皮堆积情况,如下图所示:
图 3 装入氧化皮的试样管底片 图 4 实际检查中的射线底片
Fig.3 radiographic fil m with oxide skin Fig.4 radiographic file at practical work testing
at sample pipe
从图 3中可以看出,管子中部有一道较明显的分界线,上面较黑的部分是空管,下面较白部分 为氧化皮,图 4为实际操作中的底片,可看出弯头部分黑度差不大,分界线不很清楚,所以基 本判断此管内无氧化皮。
2.2 氧化皮专用仪器检测方法
2007年我们开发一种氧化皮专用无损检测仪器,检测信号的强度与钢管内部氧化物的重量 及堆积形状有关,同时还与管子的规格尺寸(管壁厚度)有关。从检测结果可确定氧化皮的空 间堆积状态,以此作为依据判断是否需进行割管清空处理。
2.3 两台锅炉受热面氧化皮检查情况
电厂采用新型氧化皮检测仪对 3、 4号锅炉的屏过、 高过、高再受热面管子分别进行了氧化 皮检查,检查情况如下:
2007年底 4号机组调度滑停后,高过管子壁温变化如图 5、 6所示,对屏过抽查了 7屏, 分别是炉左数第 1、 2、 6、 7、 8、 12、 13屏。屏过检查了 V 形弯的弯头部位,高过、高再检查 了所有 U 形下弯的前弯和后弯及部分中间管段。对于检查中发现氧化物堵塞管子横截面积的五 分之一左右及以上的管子割开,用内窥镜观察内部堆积形貌,再用吸尘器吸出打包,再分别称 重记录。其中屏过检查未发现堆积,未进行割管。高过共割管 59根,高再共计割管 74根。
图 5 4号锅炉高过炉左第 4屏外数第 2圈前弯 图 6 4号锅炉高过炉左第 4屏外数第 2圈下弯
内窥镜中氧化皮堆积形貌 氧化皮重 10克
Fig.5 oxide skin appearance in the forward bend of Fig.6 weight of oxide in the forward bend of outward second circle of fourth screen of superheater outward second circle of fourth screen of
from the left side on endoscope superheater from the left side is 10 gramme
同样, 2008年初, 3号机组滑压停炉后,也普查了屏过 V 形弯的弯头部位,高过、高再检查了 所有 U 形下弯的前弯和后弯及部分中间管段。管子堵塞总体情况较好,只有少数几根有少量氧 化皮,但不会造成堵塞爆管, 无需进行割管处理。 除高温过热器炉左数第 19屏内数第 4圈被氧 化皮几乎完全堵塞外(见图 7)
,割管清空后称重为 126
克,
图 7 3号锅炉高过炉左第 19屏内数第 4圈后弯 图 8 3号锅炉高过炉左第 19屏内数第 4圈上弯
内窥镜中氧化皮堆积形貌 氧化皮重 126克 Fig.7 oxide skin appearance in the backward bend of Fig.8 weight of oxide in the backward bend inward fourth circle of nineteenth screen of superheater of inward fourth circle of nineteenth screen
from the left side on endoscope of superheater from the left side is 126 gramme
2.4 两台锅炉氧化皮堵塞特点分析
2.4.1 4号锅炉的特点
从割管的位置分析,高过氧化皮的分布严重的管子位置无规律。堵塞最严重达高过管子横 截面约一半的管子有两三根,其余大多是堵塞了横截面的五分之一至四分之一。堵塞的位置一 般在上弯头和下弯头,但斜段有一定的分布。
高再堵塞管子分布有一定规律:
堵塞位置都在弯头部位,水平段几乎没发现。炉后弯头堵塞的机率比炉前弯要大得多,所
割的 72根管中有 64根是因为炉后弯堵塞所致。堵塞较严重的一般为中间管屏(积灰严重区) 的第一圈、第二圈为多。 但堵塞最严重达一半的有三四根左右, 其中炉左 38屏外数第 6圈后弯 整根管全部堵塞,氧化皮重量为 320克,这些堵塞严重的管子分布在每屏 10圈中的中间位置。
2.4.1 3号机组特点
管材大部分从国外进口,综合性能可能与国内生产的管材有所不同,在短期内表现出脱落 情况比 4号机组好,但仍不能完全避免有堵塞情况的发生,仍需进行检测。
2.5 发现的问题:
检查发现 4号炉奥氏体管子氧化皮产生较多,堵塞堆积达四分之一以上的管子共有一百多 根,其中高再有一根完全堵塞。管子内壁老化严重,有明显氧化皮脱落痕迹,根据氧化皮脱落 的研究,这种脱落将是一种恶性循环,如不采取有效措施可能以后脱落会越严重。
相同材质,不同的生产厂家生产的质量不一致,两台机组的生产厂家不一样,从目前的几 次检测结果来看, 4号机组比 3号机组运行时间短,运行和停机方式基本相同的情况下,氧化 皮堵塞的程度严重得多。但 3号机组仍不能完全避免有堵塞情况的发生,同样需进行检测。
4 结语
1、 金属在高温水蒸汽中会发生严重的氧化, 运行时生成铁氧化物附着在蒸汽管道内壁,当 氧化层达到一定的厚度,且管壁温度急剧变化时由于不锈钢与氧化物的热膨胀系数不一样产生 脱落。脱落后一般堆积在弯头部位,堵塞严重时将导致开机后短时间内爆管,严重影响机组安 全运行。
2、 提高运行控制和管理水平, 并适当增加温度较高区域的壁温监测点数量, 严格控制管壁 温度。控制启停炉的升降温速度,不能进行快冷。锅炉启动时及时投入启动旁路系统,避免过 热器、再热器干烧造成的管壁超温。
3、经实际应用表明,氧化皮检测仪器具有检测灵敏度高、线性度高的优点,特别对检测管 子的清洁度无要求,冷炉后就可进行检测,能大大加快检测速度,检测一台超临界锅炉所有弯 头时间为 2-3天时间,检修时可边检测边割管检修,特别适合用在负荷紧张的场合。
4、从管理上加强对氧化皮堵塞的检查,将氧化皮检测纳入“四管”防磨防爆体系,建议在 机组运行超过 3千小时后, 停炉有三天以上的检修时间即安排采用氧化皮无损检测仪器对屏过、 高过、高再受热面管子进行检测,需全面检查易堵塞部位,不仅前后弯头处需检测,且两弯头 之间的斜管段也必须检测。因为即使机组是滑压停机进行闷炉缓冷,奥氏体钢管温度也会在通 风吹扫过程中下降很快,仍会造成氧化皮脱落堵塞,所以最积极的防范处理是“逢停必查” ,确 保机组安全。
参考文献
[1] 火力发电厂金属材料手册 [M],北京:中国电力出版社, 2000, 356-364;
[2] 李耀君, 柯于进等, 氧化皮脱落导致的过热器管爆管分析 [J], 热力发电, 2005, 34(6) : 56-59;
《奥氏体锅炉管氧化皮预防控制及检测设备研发》 为湖南省湘潭电厂 2007年科学技术专项 攻关项目
.
范文四:一氧化碳检测仪
MIK-GD4便携式气体报警仪是一款能够灵活配置多种气体的智能型便携式安全监测仪表。该仪表可同时显示显示1种或者多种气体,当现场某种待检气体的指标处于报警范围时,仪器会自动进行一系列报警动作,闪灯、震动、发声。
MIK-GD4可采用多种配置方式,使用范围极广。这种仪器分为扩散式和泵吸式两种,采用可充电式供电方式,此外还可以选配数据记录功能。标准配置功能包括:提示音、自 动校准以及一系列可有用户设定的现场选项。
工作环境和一些特殊的生活环境中会存在挥发性气体,在室温下很容易蒸发,这类气体包括溶剂、油漆稀释剂、苯、丁二烯、己烷、甲苯以及同燃料(如汽油、柴油、民用燃油、煤油和喷气发动机燃料)有关的蒸汽,常规气体:氧气O2、硫化氢H2S 、一氧化碳CO 、可燃气体(甲烷、乙醇等) 。MIK-GD4配有的高敏度传感器可以灵敏的对多类挥发性有机污染物进行检测。
、
MIK-GD 系列检测仪具有: ·携带方便
·开机全功能自检,全中文人性化界面 ·自动清零校正,自动补偿测值稳定
·独家技术支持,危险快速报警,防尘防水抗摔 ·电池断电提醒,可反复充电,满足一天工作需要!
·历史数据查询 ·先进的OLED 有机屏 ·声!光!震!三重报警方式
·多种气体组合任意搭配,常规气体:氧气O2、硫化氢H2S 、一氧化碳CO 、可燃气体(甲烷、乙醇等) 进口 的传感器
·【赠送吸气泵】方便人难以测量的场合使用
问:每种探头的使用寿命,一直使用和偶尔开机下的区别?
由于毒气传感器电化学的化学性质所决定,一旦传感器装上仪器后就会不停止工作(消耗其内部电解液),传感器质保一年,一般在正常的坏境下使用,传感器一年使用是没有问题的,但如果环境极为恶劣会导致电解液反应剧烈,这种情况下会使其寿命大大降低。这与是否开机无太大关系。
问:更换探头的价格?
在电路板无损坏的情况下传感器更换
EX---100元 CO---300元 H2S---300
元 O2---300元 H2---600元 NH3---700元。
问:吸气泵的作用?
在罐体、矿井等人不方便进入的场合,配备吸气泵,安全有准确地检测气体。
问:充电款和不充电款电池充一次电可以使用多久? 充电款:10个小时左右;不充电款:1年半左右。
1、不知产品价位如何?产品质量能否保障?咨询销售工程师!
2、不知产品能否满足现场需求?如何选型?咨询技术工程师!
3、技术参数不满足?找不到您需要的产品?咨询技术工程师!
同类产品推荐:
范文五:二氧化氯检测仪
www.skyeaglee.com
二氧化氯检测仪
二氧化氯检测仪特点:
★是款内置微型气体泵的安全便携装置
★整机体积小 , 重量轻 , 防水 , 防爆 , 防震设计 .
★高精度 , 高分辨率 , 响应迅速快 .
★采用大容量可充电锂电池 , 可长时间连续工作 .
★数字 LCD 背光显示,声光、振动报警功能 .
★上、下限报警值可任意设定,自带零点和目标点校准功能,内置
温度补偿,维护方便 .
★宽量程,最大数值可显示到 50000ppm 、 100.00%Vol、 100%LEL.
★数据恢复功能,免去误操作引起的后顾之忧 .
★显示值放大倍数可以设置,重启恢复正常 .
★外壳采用特殊材质及工艺,不易磨损,易清洁,长时间使用光亮如新 .
二氧化氯检测仪产品特性:
★是款内置微型气体泵的高精度的手式安全便携装备 ;
★进口电化学传感器具有良好的抗干扰性能,使用寿命长达 3年 ;
★采用先进微处理器技术,响应速度快 , 测量精度高,稳定性和重复性好 ;
★检测现场具有现场声光报警功能,气体浓度超标即时报警,是危险现场作业的安全保障 ;
★现场带背光大屏幕 LCD 显示,直观显示气体浓度 /类型 /单位 /工作状态等 ;
★全量程范围温度数字自动跟踪补偿,保证测量准确性 ;
★半导体纳米工艺超低功耗 32位微处量器 ;
★全软件自动校准 , 传感器多达 6级目标点校准功能 , 保证测量的准确性和线性 , 并且具有数据恢复功能 ; ★全中文 /英文操作菜单 , 简单实用 , 带温度补偿功能 ;
★防高浓度气体冲击的自动保护功能 ;
二氧化氯检测仪技术参数:
www.skyeaglee.com
二氧化氯检测仪简单介绍:
二氧化氯检测仪报警器高精度、 高分辨率, 响应快速, 超大容量锂电充电电池, 采样距离远, LCD 背光显示, 声光报警功能,上、下限报警值可任意设定,可进行零点和任意目标点校准,操作简单,具
有误操作数据恢复功能 .
www.skyeaglee.com
二氧化氯检测仪应用场所:
医药科研、学校科研、制药生产车间、烟草公司、环境检测、楼宇建设、消防报警、污水处理、石油石化、 化工厂、冶炼厂、钢铁厂、 煤炭厂、 热电厂、 锅炉房、 加气站、垃圾处理厂、隧道施工、输油管道、航 空航天、工业气体过程控制、室内空气质量检测、地下燃气管道检修、危险场所安全防护、军用设备检测等。
转载请注明出处范文大全网 » 氧化皮铁磁性检测仪的可靠性(