專利名稱：奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電站鍋爐爐管狀態(tài)評估技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種適用于電站鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法。
背景技術(shù)：
目前超(超)臨界機(jī)組高溫受熱面普遍采用奧氏體鋼，該種材質(zhì)因高溫蒸汽氧化皮剝落導(dǎo)致的堵管、爆管故障時有發(fā)生，成為目前威脅超(超)臨界機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素之一。鍋爐受熱面水汽界面實(shí)際是一個鐵/水(汽)/02等的反應(yīng)界面，并迅速形成一個具有保護(hù)性的氧化膜(皮)。氧化膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，與材質(zhì)、反應(yīng)溫度、水汽特點(diǎn)密切相關(guān)。圖Ia和圖Ib所示為典型氧化膜的端面特性，盡管在結(jié)構(gòu)上存在一些差異，但都可 以區(qū)分為兩層結(jié)構(gòu)，即外延層和內(nèi)生層。圖Ia所示為現(xiàn)有鋼材表面10的致密Fe3O4層30和初始鋼材表面20的多孔疏松Fe3O4層40 ;圖Ib所示為內(nèi)層和外層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層包括Fe304+FeCr204層200，外層包括Fe3O4層300和Fe2O3層400，內(nèi)層和外層之間包括原始表面100分開。圖2a 圖2d是不同溫度區(qū)間受熱面氧化膜的基本結(jié)構(gòu)示意圖，不同溫度區(qū)間受熱面氧化膜的基本結(jié)構(gòu)特性，溫度愈高，氧化膜表面晶粒越致密，表面越光滑。目前評價(jià)電站鍋爐“四管”(省煤器、水冷壁、過熱器、再熱器)清潔程度的主要方法是利用檢修進(jìn)行割管檢查，主要是進(jìn)行垢量和垢樣成分測試。對管樣進(jìn)行酸洗處理獲取垢量和垢樣，并對垢量和表面腐蝕狀況進(jìn)行定性分類，通過酸洗前后管樣重量差得到垢量。傳統(tǒng)的垢量及成分分析方法只能評價(jià)爐管垢量的多少，無法進(jìn)行爐管沉積物的狀態(tài)監(jiān)測；對于評價(jià)高溫蒸汽氧化皮來說，其局限性在于無法表征高溫蒸汽氧化皮的生長狀態(tài)及剝落趨勢，不能為鍋爐檢修和運(yùn)行操作提供依據(jù)，往往使高溫蒸汽氧化皮的剝落成為被動事故，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性大大降低。而本發(fā)明提出的一種爐管高溫蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，是一種新的爐管狀態(tài)監(jiān)測模式，使隱患的發(fā)現(xiàn)與治理大大提早，可提高超(超)臨界機(jī)組的監(jiān)控水平。掌握奧氏體鋼的高溫蒸汽氧化皮的生長剝落規(guī)律，開發(fā)高溫爐管蒸汽氧化皮的生長狀態(tài)評估技術(shù)，對于高溫爐管蒸汽氧化皮的防控及治理尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種適用于電站鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，對電站鍋爐高溫爐管蒸汽氧化皮的生長狀態(tài)進(jìn)行評估，進(jìn)而對高溫爐管蒸汽氧化皮的剝離風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，為鍋爐運(yùn)行及檢修提供依據(jù)，提高鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，適用于電站鍋爐高溫受熱面，包括下列步驟建立奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型；收集管樣蒸汽氧化皮所處介質(zhì)、溫度條件；
對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行端面微區(qū)分析；將微區(qū)分析轉(zhuǎn)化為多個定性定量指標(biāo)；對奧氏體鋼爐管管樣蒸汽氧化皮生長狀態(tài)及剝落趨勢進(jìn)行評價(jià)，并提出運(yùn)行及檢修中的建議。進(jìn)一步的，所述奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型將鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)分為四個階段1)氧化皮的增厚；2)氧化皮中間產(chǎn)生空洞；3)中間空洞貫穿導(dǎo)致分層；4)氧化皮內(nèi)外層之間發(fā)生剝離。進(jìn)一步的，所述對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行分析采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行微區(qū)高分辨二維形貌觀察及線度精確測量，并且使用X射線能譜儀對局部區(qū)域進(jìn)行微區(qū)組分分析。
進(jìn)一步的，當(dāng)氧化皮整層厚度為30 50 ii m,氧化皮外層厚度為15 25 y m,氧化皮內(nèi)層厚度為15 25 ym，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯分層時，判斷氧化皮狀態(tài)良好，設(shè)備運(yùn)行中注意控制超溫。進(jìn)一步的，當(dāng)氧化皮整層厚度為50 70 ii m,氧化皮外層厚度為25 35 y m,氧化皮內(nèi)層厚度為25 35pm，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量空洞時，判斷氧化皮有剝落趨勢，設(shè)備運(yùn)行中避免負(fù)荷大幅波動，嚴(yán)格控制啟停機(jī)操作，檢修中加強(qiáng)檢查。
進(jìn)一步的，當(dāng)氧化皮整層厚度為70 100 u m,氧化皮外層厚度為30 50 y m，氧 化皮內(nèi)層厚度為30 50i!m，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空洞貫穿時，判斷氧化皮即將剝落，建議檢修中加強(qiáng)檢查清理，主動擾動使其剝落，并在檢修中清理。進(jìn)一步的，所述對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行端面微區(qū)分析包括進(jìn)行厚度、分層結(jié)構(gòu)、孔洞率、元素分布的微區(qū)分析。本發(fā)明提出的適用于電站鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，能夠?qū)﹄娬惧仩t高溫爐管蒸汽氧化皮的生長狀態(tài)進(jìn)行評估，進(jìn)而對高溫爐管蒸汽氧化皮的剝離風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，為鍋爐運(yùn)行及檢修提供依據(jù)，提高鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。


圖Ia和圖Ib所示為典型氧化膜的端面特性示意圖。圖2a 圖2d是不同溫度區(qū)間受熱面氧化膜的基本結(jié)構(gòu)示意圖。圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法流程圖。圖4a 圖4d所示為奧氏體鋼蒸汽氧化皮的生長過程示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。請參考圖3，圖3所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法流程圖。本發(fā)明提出一種奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，適用于電站鍋爐高溫受熱面，包括下列步驟SI :建立奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型；
S2 :收集管樣蒸汽氧化皮所處介質(zhì)、溫度條件；S3 :對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行端面微區(qū)分析(包括厚度、分層結(jié)構(gòu)、孔洞率、元素分布等)；S4 :將微區(qū)分析轉(zhuǎn)化為多個定性定量指標(biāo)；S5:對奧氏體鋼爐管管樣蒸汽氧化皮生長狀態(tài)及剝落趨勢進(jìn)行評價(jià)，并提出運(yùn)行及檢修中的建議。根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，所述奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型將鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)分為四個階段1)氧化皮的增厚；2)氧化皮中間產(chǎn)生空洞；3)中間空洞貫穿導(dǎo)致分層；4)氧化皮內(nèi)外層之間發(fā)生剝離。請參考圖4，圖4a 圖4d所示為奧氏體鋼蒸汽氧化皮的生長過程示意圖。進(jìn)一步的，所述對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行分析采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行微區(qū)高分辨二維形貌觀察及線度精確測量，并且使用X射線能譜儀對局部區(qū)域進(jìn)行微區(qū)組分 分析。根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例，對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行分析，是利用Philips的場發(fā)射掃描電子顯微鏡XL30FEG(分辨率2. Onm)可實(shí)現(xiàn)微區(qū)高分辨二維形貌觀察及線度精確測量，并使用EDX(X射線能譜儀)可對感興趣的區(qū)域進(jìn)行微區(qū)組分分析，并定量和定性填寫表單記錄。進(jìn)一步的，當(dāng)氧化皮整層厚度為30 50 ii m,氧化皮外層厚度為15 25 y m,氧化皮內(nèi)層厚度為15 25 ym，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯分層時，判斷氧化皮狀態(tài)良好，設(shè)備運(yùn)行中注意控制超溫。當(dāng)氧化皮整層厚度為50 70 ii m,氧化皮外層厚度為25 35 y m,氧化皮內(nèi)層厚度為25 35pm，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量空洞時，判斷氧化皮有剝落趨勢，設(shè)備運(yùn)行中避免負(fù)荷大幅波動，嚴(yán)格控制啟停機(jī)操作，檢修中加強(qiáng)檢查。當(dāng)氧化皮整層厚度為70 100 U m,氧化皮外層厚度為30 50 y m,氧化皮內(nèi)層厚度為30 50i!m，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空洞貫穿時，判斷氧化皮即將剝落，建議檢修中加強(qiáng)檢查清理，主動擾動使其剝落，并在檢修中清理。本發(fā)明提出的適用于電站鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，能夠?qū)﹄娬惧仩t高溫爐管蒸汽氧化皮的生長狀態(tài)進(jìn)行評估，進(jìn)而對高溫爐管蒸汽氧化皮的剝離風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，為鍋爐運(yùn)行及檢修提供依據(jù)，提高鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，適用于電站鍋爐高溫受熱面，其特征在于，包括下列步驟 建立奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型； 收集管樣蒸汽氧化皮所處介質(zhì)、溫度條件； 對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行端面微區(qū)分析； 將微區(qū)分析轉(zhuǎn)化為多個定性定量指標(biāo)； 對奧氏體鋼爐管管樣蒸汽氧化皮生長狀態(tài)及剝落趨勢進(jìn)行評價(jià)，并提出運(yùn)行及檢修中的建議。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，其特征在于，所述奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型將鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)分為四個階段1)氧化皮的增厚；2)氧化皮中間產(chǎn)生空洞；3)中間空洞貫穿導(dǎo)致分層；4)氧化皮內(nèi)外層之間發(fā)生剝離。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，其特征在于，所述對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行分析采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡進(jìn)行微區(qū)高分辨二維形貌觀察及線度精確測量，并且使用X射線能譜儀對局部區(qū)域進(jìn)行微區(qū)組分分析。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，其特征在于，當(dāng)氧化皮整層厚度為30 50 iim，氧化皮外層厚度為15 25 iim，氧化皮內(nèi)層厚度為15 25 y m，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯分層時，判斷氧化皮狀態(tài)良好，設(shè)備運(yùn)行中注意控制超溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，其特征在于，當(dāng)氧化皮整層厚度為50 70 m,氧化皮外層厚度為25 35 m,氧化皮內(nèi)層厚度為25 35 y m，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量空洞時，判斷氧化皮有剝落趨勢，設(shè)備運(yùn)行中避免負(fù)荷大幅波動，嚴(yán)格控制啟停機(jī)操作，檢修中加強(qiáng)檢查。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，其特征在于，當(dāng)氧化皮整層厚度為70 100 u m,氧化皮外層厚度為30 50 m,氧化皮內(nèi)層厚度為30 50 y m，同時氧化皮分層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空洞貫穿時，判斷氧化皮即將剝落，建議檢修中加強(qiáng)檢查清理，主動擾動使其剝落，并在檢修中清理。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，其特征在于，所述對機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行端面微區(qū)分析包括進(jìn)行厚度、分層結(jié)構(gòu)、孔洞率、元素分布的微區(qū)分析。
全文摘要
本發(fā)明提出一種奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，適用于電站鍋爐高溫受熱面，包括下列步驟建立奧氏體鋼高溫蒸汽氧化皮的生長模型；收集管樣蒸汽氧化皮所處介質(zhì)、溫度條件；機(jī)組檢修割管管樣進(jìn)行端面微區(qū)分析(厚度、分層結(jié)構(gòu)、孔洞率、元素分布等)；對微區(qū)分析轉(zhuǎn)化為多個定性定量指標(biāo)；對奧氏體鋼爐管管樣蒸汽氧化皮生長狀態(tài)及剝落趨勢進(jìn)行評價(jià)；提出運(yùn)行及檢修中的建議。本發(fā)明提出的適用于電站鍋爐高溫受熱面奧氏體鋼蒸汽氧化皮生長狀態(tài)的評估方法，對電站鍋爐高溫爐管蒸汽氧化皮的生長狀態(tài)進(jìn)行評估，進(jìn)而對高溫爐管蒸汽氧化皮的剝離風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，為鍋爐運(yùn)行及檢修提供依據(jù)，提高鍋爐運(yùn)行的安全性及經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號G01B11/00GK102749038SQ20111010017
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者徐嵐, 於堅(jiān)忠, 游喆, 王安寧, 祝青, 黃興德, 龔秋霖 申請人:上海明華電力技術(shù)工程有限公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司