摘要：本文對(duì)某電站鍋爐爐管進(jìn)行了化學(xué)成分分析、金相組織觀察、硬度檢驗(yàn)、機(jī)械性能檢驗(yàn)、蠕脹分析和能譜分析，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果計(jì)算爐管剩余壽命，并對(duì)爐管狀態(tài)做出綜合評(píng)價(jià)。
1、概述
對(duì)來(lái)樣4根受熱面管進(jìn)行理化檢驗(yàn)，來(lái)樣具體信息見表1。其中4#鍋爐管子累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約39000h，3#鍋爐管子累計(jì)運(yùn)行時(shí)間約30000h。
2、實(shí)驗(yàn)分析
1. 化學(xué)成分分析
對(duì)來(lái)樣管子進(jìn)行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表2。管子化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
2. 金相分析
在來(lái)樣管子上切取金相試樣，試樣經(jīng)磨制拋光后，使用硝酸酒精溶液進(jìn)行腐蝕。將腐蝕好的試樣置于Carl Zeiss Axio Observer A1m型金相顯微鏡下觀察，其金相組織如下圖。
圖1 1號(hào)管向火側(cè)顯微組織
圖1為1號(hào)管(水冷壁管)向火側(cè)的顯微組織圖片。由圖可見，其顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物開始分散，組織球化2級(jí)。內(nèi)壁存在腐蝕坑，內(nèi)部充滿氧化物，深度約0.069mm。
圖2 1號(hào)管背火側(cè)顯微組織
圖2為1號(hào)管(水冷壁管)背火側(cè)顯微組織圖片。由圖可見，顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物呈層片狀，組織未發(fā)生球化。內(nèi)壁存在腐蝕坑，內(nèi)部充滿氧化物，深度約0.048mm。
圖3 2號(hào)管顯微組織
圖3為2號(hào)管顯微組織圖片。由圖可見，顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，聚集形態(tài)的珠光體區(qū)域開始分散，晶內(nèi)和晶界均有點(diǎn)狀碳化物分布，組織球化3級(jí)。內(nèi)壁氧化皮厚度約0.044mm。
圖4 3號(hào)管顯微組織
圖4為3號(hào)管顯微組織圖片。由圖可見，內(nèi)、外壁均存在約0.2mm的脫碳層，組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物開始分散，組織球化2級(jí)。內(nèi)壁氧化皮厚度約0.037mm。
圖5 4號(hào)管顯微組織
圖5為4號(hào)管顯微組織圖片。由圖可見，顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物開始分散，組織球化2級(jí)。內(nèi)壁氧化皮厚度約0.029mm。
3. 硬度檢驗(yàn)
使用BH3000型臺(tái)式布氏硬度計(jì)，在金相試樣表面進(jìn)行布氏硬度檢驗(yàn)，187.5kgf載荷，10s保載時(shí)間，檢驗(yàn)結(jié)果見表3。結(jié)果表明：來(lái)樣管子硬度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
4. 機(jī)械性能檢驗(yàn)
利用500KN電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)和300J擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)，對(duì)1~4號(hào)管樣進(jìn)行機(jī)械性能檢驗(yàn)。其中2號(hào)樣品因壁厚減薄不具備切取沖擊試樣條件，未進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。沖擊功為4次測(cè)量值的平均值。檢驗(yàn)結(jié)果見表4。結(jié)果表明：來(lái)樣管子機(jī)械性能符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
5. 蠕脹分析
對(duì)來(lái)樣管徑進(jìn)行測(cè)量，其中2號(hào)管樣測(cè)量位置為距離爆口端約300mm處，測(cè)量結(jié)果見表5。結(jié)果表明：1、3、4號(hào)管樣蠕變應(yīng)變?cè)跇?biāo)準(zhǔn)合格范圍內(nèi)，2號(hào)管蠕變應(yīng)變大于2.5%，不符合標(biāo)準(zhǔn)DL/T438-2016的要求。
6. 能譜分析
使用能譜儀對(duì)3號(hào)和4號(hào)管子外壁垢樣進(jìn)行成分分析，內(nèi)壁無(wú)明顯結(jié)垢。元素及含量見圖6和圖7，結(jié)果表明管子外壁垢樣主要元素為O、Al、Si、Fe和C。
圖6 3號(hào)管外壁垢樣能譜結(jié)果
圖7 4號(hào)管外壁垢樣能譜結(jié)果
3、剩余壽命估算
4、綜合評(píng)價(jià)
根據(jù)以上檢驗(yàn)結(jié)果可知，
(1)來(lái)樣管子除2號(hào)管組織球化3級(jí)外，其余管子組織球化2級(jí)。
(2)管子硬度與機(jī)械性能性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(3)2號(hào)管距離爆口端約300mm處發(fā)生明顯脹粗，蠕變應(yīng)變大于2.5%，不符合標(biāo)準(zhǔn)DL/T438-2016的要求，應(yīng)該是爆口變形導(dǎo)致。其余管樣蠕變應(yīng)變均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。
(4)3號(hào)與4號(hào)管子外壁垢樣主要元素為O、Al、Si、Fe和C。
(5)從屏過管樣的蠕變壽命評(píng)估來(lái)看管子壽命基本正常，材料劣化趨勢(shì)沒有發(fā)生突變。
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