电站锅炉主要部件的失效

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1、电站锅炉主要部件的失效华北电力科学研究院有限责任公司蔡文河第一节锅炉运行基本工况一、概述锅炉是将煤、油、天然气等燃料或其他热能释放出来的热量，通过金属受热面传递给经净化的水，并将其加热到一定压力和温度的水和蒸汽的连续运行的换热设备。也就是说，在换热过程中，锅炉的金属部件在一定时间内都要受到一定的压力和温度的作用。电站锅炉金属部件运行时的四个重要因素：时间、高温、应力和介质部件工况可分为2类：以温度为主，以应力为主。材料的许用应力的确定－室温抗拉强度、设计温度下的屈服强度、设计温度下持久强度、设计温度下蠕变强度和疲劳强度选取的；也可以分出2大类：温度作用造成的蠕变

2、损伤、没有温度作用的其他损伤第一节锅炉运行基本工况二、电站锅炉主要部件失效类型蠕变、疲劳、蠕变疲劳、侵蚀、腐蚀、磨损、材质老化及其交互作用等；（见资料表1）注：基本情况，异常工况时比较复杂；有助于制造故障树，形成专家系统；失效部位的位置与相邻部件位置的关系；有助于积累数据；有助于金属监督；有助于制订反措；第二节失效分析的意义和作用一、失效分析的概念和特点失效分析的概念（3层含义）失效分析的发展过程失效分析的特点二、失效分析的作用提出预防措施查明责任主体失效分析还可为材质鉴定和在役锅炉的寿命预测提供重要的技术依据失效分析可以积累宝贵数据为制订标准提供依据。失效分析

3、可以为企业提高技术管理水平提供依据。第二节失效分析的意义和作用三、部件失效的统计分析统计分析是宏观分析方法，有关管理部门或领导机构可以从大量的设备事故中进行分类统计，摸清事故规律，找出主要矛盾，最后作出决策。注：1、分类2、计算百分比3、绘制主次图4、列举原因5、制订措施四、失效分析的发展方向五、失效分析的注意事项第三节电站锅炉主要部件的失效型式一、过量变形失效二、疲劳失效三、腐蚀失效四、蠕变失效五、磨损失效六、脆性断裂失效七、塑性断裂失效第三节电站锅炉主要部件的失效型式一、过量变形失效过量变形失效又可分为过量弹性变形失效和过量塑性变形失效其主要影响因素有：1、

4、热冲击：突然升温或降温，产生的热应力。2、部件自重：部件自重可产生永久变形，放置大型部件时应注意合理放置。3、残余应力：存在残余应力的大型部件在高温运行中，由于残余应力发生变化，破坏了原来部件内部的应力平衡，造成永久变形。4、异常工况的影响：如转子超速运行会造成弯曲；主汽门门杆的卡涩会造成门杆变形。5、材料问题：高温材料下降后，会造成起屈服强度下降。如：εИ-723钢螺栓，长期运行，会使汽缸漏汽。6、设计的安全系数不够，会使部件发生变形。第三节电站锅炉主要部件的失效型式二、疲劳失效部件在工作过程中承受交变载荷或循环载荷的作用，引起部件内部的应力叫交变应力。在这种

5、交变应力的作用下发生断裂的现象叫疲劳断裂。疲劳失效种类很多，分类方式极为复杂：按载荷分，有拉伸疲劳、拉压疲劳、弯曲疲劳、扭转疲劳和各种混合受力的疲劳；按载荷交变频率分，有高周疲劳和低周疲劳；按应力大小分，有高应力疲劳和低应力疲劳；在复杂环境条件下还有腐蚀疲劳、高温疲劳、热疲劳、微振疲劳、接触疲劳等。疲劳断裂也有一个时间过程，即裂纹的萌生、裂纹的扩展和最终的瞬时断裂三个阶段。第三节电站锅炉主要部件的失效型式二、疲劳失效第三节电站锅炉主要部件的失效型式二、疲劳失效在疲劳失效分析中，应重视疲劳源产生条件的分析。部件表面或内部凡是造成应力集中的部位均可能成为疲劳源。例如

6、：部件截面发生突变的部位；加工刀痕处或加工中形成的微裂纹；材料表面或内部的夹杂物；腐蚀裂纹诱导出的疲劳裂纹；铸件的疏松处和锻件的白点发纹出；焊接的引弧处和焊接裂纹；运输和安装时的碰撞处；表面处理缺陷处；化学成分的微区偏析处，等。第三节电站锅炉主要部件的失效型式二、疲劳失效1、高周疲劳断裂低应力（σ<σs），高循环次数（N>105）。高周疲劳一般寿命较长，断裂时没有塑性变形，一般也称应力疲劳。高周疲劳一般具有穿晶特征，在裂纹金相试样上，裂纹呈波动状，裂纹中间没有腐蚀介质和腐蚀产物，裂纹尖端往往较尖锐，疲劳条纹间距小。2、低周疲劳断裂高应力（σ≥σs），低循环次数（

7、N＝102～105）。低周疲劳一般寿命较短，断裂时长伴随应变的发生，故也称应变疲劳。断口较为粗糙，断口周围往往有残余宏观变形。断口仍具有逐渐扩展区和瞬时破断区的特征，逐渐扩展区的“海滩”标志部明显或消失。3、高温疲劳断裂4、热疲劳断裂第三节电站锅炉主要部件的失效型式三、腐蚀失效金属材料受周围环境介质的化学与电化学作用而引起的损坏叫腐蚀失效。腐蚀对部件损坏的表现为失重、破坏材料表面完好状态和生产裂纹。常见腐蚀失效的主要类型：1、高温氧化：其氧化反应方程式为：2Me+O2→2MeO（高温下）2、低熔点氧化物的腐蚀（高温腐蚀）劣质燃料中含有V2O5、Na2O、SO3等

8、低熔点氧化物，它们与金属