火力发电厂金属受监部件失效讲解.doc

PAGE  PAGE - 19 - 火力发电厂金属受监部件失效分析 吉林省电力科学研究院有限公司 刘铁军 概述 现代火力发电厂金属受监设备及部件种类繁多、材质复杂、工作环境恶劣（如高温、高压、腐蚀介质、烟气磨损等），在各种复杂应力的长期作用下，经常会发生锅炉受热面管爆漏、凝汽器铜管泄漏、汽轮机叶片断裂、高温螺栓断裂等停机事故，甚至发生汽轮发电机大轴断裂、主蒸汽管道爆漏等重大恶性事故，严重影响了发电机组的安全稳定运行，同时造成了重大的经济损失和人员伤害。 火电厂受监金属部件失效分析目的不在于制造出具有无限使用寿命的设备，而是要保证设备在设计寿命期限内不发生早期失效。通过失效分析过程检测、分析和预警，将设备失效限制在预定范围内，避免设备和人身重大事故的发生。金属设备及其部件失效分析常从最薄弱部位开始，收集失效部件残存的失效过程信息，明确失效类型，查找失效原因，采取改进及预防措施，防止同类失效事件在设计寿命期限内再次发生，指导和改进金属设备及其部件的设计、制造、安装、选材和运行。 火电厂金属监督专工以及相关锅炉、汽机等专业技术人员不可能成为金属失效分析专家，但在受监金属部件失效分析过程中应了解金属失效分析的一些基本知识，同时应准确定位自己在失效分析过程中的技术监督职能作用，清楚自己应该干什么，能够干什么。及时提供失效设备的异常运行数据及相关资料，组织有关人员从设备运行和检修方面进行专题论证分析，协调相关专业进行取样、制样及委托检验工作，这是受监金属部件失效分析过程的一项重要组成部分，也是金属监督专工的职责所在。 受监金属部件失效分析 2.1受监金属部件失效分析范围 《火力发电厂金属技术监督规程》DL438—2000规定了火力发电厂金属部件监督的适用范围，受监金属部件失效分析工作主要应在此范围内开展。 2.1.1工作温度≥450℃高温承压金属部件(包括主蒸汽和高温再热蒸汽管道、过热器和再热器管、联箱、阀壳和三通)，与主蒸汽管道相联的小管道。 2.1.2工作温度≥435℃导汽管。 2.1.3工作压力≥3.82MPa锅筒。 2.1.4工作压力≥5.88MPa承压汽水管道和部件(包括水冷壁和省煤器管、联箱和主给水管道)。 2.1.5 300MW及以上机组低温再热蒸汽管道。 2.1.6汽轮机大轴、叶轮、叶片和发电机大轴、护环、风扇叶。 2.1.7工作温度≥400℃螺栓。 2.1.8工作温度≥435℃汽缸、汽室、主汽门。 上述范围以外的金属部件失效，如果危及设备运行及人身安全，也应开展失效分析工作。金属失效分析的目的不仅仅局限于修复或更换，而是要查明失效原因，制订安全防范措施，实现受监金属设备设计、制造、安装、运行和检修的全过程和全方位技术监控。 2.2失效分析概念 失效分析发展起源于十九世纪中期宝剑制造技术的脆断研究。我国失效分析工作从七十年代开始，直到八十年代才步入正轨。失效分析是一门综合性边缘学科，涉及到电力、机械、石化、航空、航天等各个工业领域；同时涉及到材料力学、断裂力学、工程力学、断口金相、热处理、腐蚀、摩擦和无损检测等诸多学科。几个专有名词介绍： 失效：金属设备及其部件在使用过程中，由于应力、时间、温度、环境介质和操作失误等因素作用，不能正确可靠地服役，丧失其规定功能的现象。失效又称故障、损坏、事故等。 失效并不意味着断裂或漏泄。磨损、腐蚀、形变、硬度下降、弹簧丧失弹性等都属于失效。失效部件必须具备以下三个条件之一。 ①完全不能运行。如大轴、螺栓断裂。 ②已严重损伤，不能继续安全可靠运行。如受热面管严重腐蚀、磨损导致壁厚减薄。 ③能够运行，但不能完成规定功能。如机床长期运行后无法达到规定精度。 正常失效：金属设备及其部件初期适应性运行失效，末期达到设计寿命预料中失效。 异常失效：在正式运行期间，金属设备及其部件何时、以何种方式失效是随机事件，无法完全预料。 失效分析：分析研究金属设备及其部件在运行过程中发生各种形式失效现象的特征及规律，确定产生失效的主要原因，提出防止同类部件发生同样失效的措施。 3．失效分析程序 3.1收集失效部件背景材料 金属受监部件失效后，首先应收集该部件的相关背景材料。资料收集应认真查证原始出处，如设计和安装图纸，锅炉、汽机运行和检修规程、检修消缺记录等。绝不能凭个人记忆或道听途说提供资料，原始资料失误将引起失效分析过程失控，甚至导致失效分析结论的错误。 背景资料收集工作应在事故专题分析会议召开之前完成。为此要求金属监督专责及其他相关专业技术人员应在平时建立完善金属受监设备及其部件技术监督数据库，需要时能够及时调出，为失效分析提供准确可靠的背景资料及相关数据。 3.1.1制造、安装资料：包括制造厂家、安装日期、加工处理工艺、检验项目及结果、材质、规格等。 3.1.2部件损坏部位：简要文字描述