火力发电厂高温紧固件在金属监督中存在的问题分析

发表时间:2020/7/20   来源:《中国电业》2020年2月第6期   作者:吴朋飞
[导读] 火电厂中的一些部件因长期处于高温高压下而出现断裂破损等现象
        摘要:火电厂中的一些部件因长期处于高温高压下而出现断裂破损等现象,久而久之会给火电厂的正常运行带来极大的影响和破坏力。而高温紧固件对于维持火电厂正常运行来说有着非常重要的地位和作用,对其进行金属监管是确保火电厂正常运行的重要内容。近些年,有关部门针对火电厂高温紧固件技术和金属监管出台了相关的政策标准和规章制度,对火电厂高温紧固件的使用、检验以及监督通过制度的形式进行了明确的规定。本文通过查阅整理有关文献,从高温紧固件的组织和性能着手,对其检验方法和金属监督中存在的问题进行探讨和分析,并针对性的提出相应的意见和建议。
        关键词:火力发电厂;高温紧固件;检验;金属监管


        国家在追求社会经济快速发展的同时,也要确保生态环境的稳定发展。节能、环保等绿色发展理念推动着城市经济发展和生态环境的平衡发展。在这些健康发展的绿色理念的推动下,火力发电作为城市供电的主要手段和方式,对火力发电厂提出了更高的要求。而火力发电厂也朝向更科技化的方向发展下去,其蒸汽温度以及工作压力也随之提高。在这种高温高压的情况下,火力发电厂的材料面临着较大的考验,既要确保火力发电厂工作的正常运行,又要确保火力发电厂各部件能够经受住高温高压的考验。尤其是火力发电厂的耐热钢材料,其所面临的挑战尤为重大。
一、火力发电厂高温紧固件的检验
1.高温紧固件的常用材料
目前,火力发电技术在不断追求高效节能的过程中,从亚临界机组向超临界,甚至超超临界机组的方向发展着,以蒸汽温度和压力的不断增高为主要表现形式[1]。而这一切和火力发电厂的材料性质息息相关,要求火力发电厂的材料能够承受更高的温度和压力,尤以连接汽缸、汽门等位置的高温紧固螺栓为主,这些高温紧固件不仅需要在高温高压下保持较高的组织稳定性和屈服强度,还需要有较高的高温机械能和抗氧化性能,并能够在运行过程中保持自身组织和性能的相对稳定。
虽然技术人员也在对材料进行创新和研究,但因新材料的设计和研发需要较长时间,且投入财力物力巨大。就目前看来,国内外都针对新型的高温耐热钢材料进行着开发和研究,一种途径是通过对现有耐热钢材料的替代,通过元素的增加实现性质的变化;另一种途径是直接开发满足高温高压的耐热钢材料。技术人员也在高温坚固螺栓的基础上进行着开发与研究,这也在一定程度上导致当前我国火电厂所使用的高温坚固螺栓数量丰富,缺乏统一的规格标准,其组织和性能存在一定差异的情况。
当前,有关规程对火电厂高温紧固件的技术、使用与监督进行了明确的规定[2]。由于25Cr2MoV钢是一种中碳Cr、Mo、V耐热钢,这种材料有着姣好的综合力学性能和高温力学性能,因此,被广泛的应用在火电厂高温紧固件中。除此之外,高温紧固件的常用的材料还有25Cr2Mo1V、20Cr1Mo1VNbTiB等材料。
2.高温紧固件的失效机理
        由于火电厂高温紧固件长期处于高温高压的环境下进行工作,可将其失效机理分为以下几种类型:第一种,蠕变失效。指的是高温紧固件在高温高压的环境下工作,随着工作时间的不断增加,其内部结构和组织会出现蠕变现象,使得材料出现高温强度降低的现象,最终导致失效;第二种,低周疲劳失效。指的是在火力发电厂正常运行过程中,如果常常出现周期性的冲击载荷,比如调门,在这种情况下,材料会达到一种疲劳的极限,从而出现材料断裂的现象,最终导致失效;第三种,脆性断裂。通常将高温紧固件的断裂分为冷裂和热裂。无论是高温紧固件在承受较大拉应力的同时也承受着横向的剪切应力,还是加热中出现冷热不均现象,都会造成断裂现象的产生,从而导致失效[3]。
3.高温紧固件的检验方法
对火力发电厂高温紧固件进行检验的方法有宏观检验、超声波检验、磁粉和渗透检验、金相检验、硬度检验等。


宏观检验指的是利用自身的感觉器官,如眼睛,直接对高温紧固件进行观察和检验,也可借助辅助工具,如放大镜,对高温紧固件表面的损伤情况进行观察和检验。
超声波检验指的是利用超声波仪器对高温紧固件进行检验。通常情况下,需要将这种检验方法运用在直径超过32毫米,且工作在温度超过400摄氏度的高温紧固件的检测。
硬度检测指的是对工作在温度超过400摄氏度的高温紧固件进行硬度的检验。
磁粉和磁粉检验一般用于对高温紧固件表面开口缺陷的检验中,针对检验高温紧固件中表面细小裂纹的存在而产生的漏检问题。
金相检验一般借助显微镜等仪器设备对高温紧固件的微观组织状态进行检验。
二、火力发电厂高温紧固件在金属监管中存在的问题
高温紧固件在火力发电厂中具有重中之重的地位,其作为保证火力发电厂正常运行的重要部件,其组织和性能的变化关系到整个火力发电厂的运行质量和安全性。对高温紧固件进行金属监督不仅能确保火力发电厂的正常运行,还能够及时的发现其运行中存在的问题,预防可能出现的故障和事故,具有重要作用和意义。但在实际工作中,对高温紧固件进行金属监督却存在一些问题,而这些问题也为火力发电厂的正常运行带来了诸多的隐患。现将其金属监督中存在的问题总结如下:
(1)未选择恰当合理的检验方式
        上文中对火力发电厂高温紧固件的检验方法进行了简要的介绍,对高温紧固件进行检验的方法主要有宏观检验法、超声波检验法、磁粉和渗透检验法、金相检验法、硬度检验法五种方式。在对高温紧固件进行金属监管的过程中,通常将硬度指标作为判断高温紧固件是否发生损伤和断裂现象的指标之一。这也在一定程度上表明,硬度检测的重要性。而实际过程中,很多工作人员虽然意识到硬度指标能够较好的体现出高温紧固件的组织和性能状态,但在进行检验时,却没有选择合理恰当的检验方法,没有做到百分百的硬度检验。
(2)漏检现象的存在
上文中提到,金相检验法是火力发电厂高温紧固件常用的检验方法之一,一般借助仪器设备对其内部组织状态进行检验。根据有关规定来看,金相检验法一般用作对不合格高温紧固件的补充检验方法。换句话说,当检测人员发现高温紧固件的组织或性能存在异常现象时,可以通过金相检验法来验证这种现象,并对其内部组织情况进行考察。但在实际的金属监督中,工作人员采取其他检验方法得出高温紧固件存在异常或不合格现象时,并不会采用金相检验法对其内部组织进行考察,而是直接将其作为不合格部件进行报废处理,这在一定程度上降低了金属监督的精准性,而那些判定为合格的高温紧固件也有可能因为存在细小断裂出现漏检现象,并为之后的安全稳定运行埋下隐患。
(3)评价指标单一,缺乏合理性
        上文中说到,在对高温紧固件进行金属监督时,通常将硬度指标作为判断其是否发生损坏等现象的指标之一。除了硬度指标外,缺陷指标、蠕变量、冲击韧性等都是判断高温紧固件是否出现损伤等现象的指标。但在实际的金属监督过程中,大多数工作人员仅仅对高温紧固件进行硬度检验,并将硬度指标作为判断其是否合格的决定性指标,不会利用蠕变量指标、冲击韧性进行检验。显然,这种评价指标的选择缺乏合理性和科学性。
结论:针对上述问题,笔者认为,工作人员需要遵循有关规定,严格按照相关规程采取恰当合理的检验方法对高温紧固件进行全面、系统的检验,以降低事故发生的可能性。同时,还需要对检验过程进行实时的记录和分析,制定责任制,明确责任人,提高工作人员的责任心,避免漏检现象的产生,降低事故发生概率,确保火力发电厂的正常运行。

参考文献:
[1]邱冬. 浅谈火力发电厂高温紧固件在金属监督中存在问题的分析[J]. 橡塑技术与装备, 2015, v.41;No.360(20):91-92.
[2]张广兴,李中伟,张东文,赵纪峰,王强,李文鹏,孙涛. 火力发电厂高温紧固件在金属监督中存在的问题分析[J]. 汽轮机技术2015(4):318-320,244.
[3]李明涛, 尹鲁. 发电厂汽轮机组高温紧固件检修分析[J]. 中国新技术新产品, 2011(009):102.
投稿 打印文章 转寄朋友 留言编辑 收藏文章
  期刊推荐
1/1
转寄给朋友
朋友的昵称:
朋友的邮件地址:
您的昵称:
您的邮件地址:
邮件主题:
推荐理由:

写信给编辑
标题:
内容:
您的昵称:
您的邮件地址: