李 婷, 赵钦新, 王云刚, 张知翔, 邓 翔

(西安交通大学 能源与动力工程学院,热能工程系,西安 710049)

STBA 24钢因其优良的综合性能,被广泛应用于制造电站锅炉的高温过热器和再热器部件.但以STBA 24钢制成的过热器、再热器暴漏事故仍时有发生,这不仅造成巨大的经济损失,也威胁到电厂的安全生产.究其事故发生原因,除了管材材质和焊接质量等因素外,主要是由于过度蒸汽氧化、高温腐蚀和磨损而引起.

某热电厂 350 MW 机组,蒸汽参数为:19.7 MPa,535℃/535℃,高温过热器、再热器选用STBA 24钢制成,累计运行15.6×104h后,STBA 24管进出口段多次发生爆管事故.考虑到该机组运行时间较长,在对分隔屏过热器和再热器管段进行失效分析时,也对过热器和再热器管内壁蒸汽氧化的状况进行了试验分析,以了解蒸汽氧化的微观特征.本文主要对分隔屏过热器、高温再热器管内壁氧化皮的化学成份和组织结构等进行了试验分析,以探索其蒸汽氧化的机理.

1 取样与试验分析

1.1 取样和宏观检查

在现场对再热器系统和分隔屏过热器系统等炉内受热面管子进行了取样,试样编号及位置见表1.

表1 试样编号、材料与位置Tab.1 Sampling location of various test specimens

再热器管设计金属温度为576℃,设计应力为4.3 MPa,焊缝右侧1 700mm处为STBA 24钢取样位置(图1);分隔屏设计金属温度为516℃,设计应力为19.3 MPa,直段1 400mm带小段弯管,分隔屏3-79的左右两端为取样位置(图2).

图1 再热器取样位置图Fig.1 Schematic diagram of the sampling location for reheater

图2 分隔屏取样位置图Fig.2 Schematic diagram of the sampling location for superheater

对试样进行宏观形貌观察(图3),发现试样管的内壁呈灰黑色,有致密、光洁的蒸汽氧……