向火侧氧化膜对T22钢管壁温度的影响.pdf

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1、向火侧氧化膜对T22钢管壁温度的影响唐家志，纪冬梅，孙家放(上海电力学院能源与机械工程学院，上海200090)摘要：利用有限元方法和Lal~on—Miller公式，通过参数化建模，建立向火侧氧化膜的122高温炉管几何模型，研究向火侧氧化膜对T22钢的温度影响。计算结果表明，向火侧氧化膜的生长速率大于蒸汽侧氧化膜生长速率，对蒸汽侧氧化膜生长和炉管内壁温度影响不大；但是向火侧氧化膜的产生会提高炉管平均温度和炉管外壁温度，增加热应力和蠕变应力，对炉管寿命的影响不可忽视。关键词：向火侧氧化膜；122钢管；管壁温度；厚度中图分类号：TH

2、142；TQ053．6；TB304文献标志码：A文章编号：1001—4837(2015)06—0019—05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2015．06．003EfectofFiresideodeScaleonWallTemperaturesOfT22SteelTubesTANGJia—zhi，JIDong—mei，SUNJia—qi(CollegeofEnergyandMechanicalEngineering，ShanghaiUniversityofElectricPower，Shanghai2

3、00090，China)Abstract：AparametricgeometricmodelwasbuiltupforI22steeltubes，tofindouttheefectoffiresideoxidescaleonwalltemperaturesbyFEMandLarson—Millerformula．Calculationresultsshowthatthegrowthrateoffiresideoxidescaleisgreaterthanthatofthesteam—sidescale．Firesideoxid

4、escalehaslittleinfluenceonthegrowthrateofthesteam-sidescalegrowthandtheinnertubewalltemperature．However，existenceoffiresideoxidescaleleadstotheincreasingoftheaveragetubetemperatures，theouterwalltemperatures，thethermalstressandcreepstressofthetube，whichdoesagreatimpa

5、ctonthelifetimeofthefurnacetube，andcannotbeignored．Keywords：firesideoxidescale；122steeltubes；tubewal1temperatures；thickness炉管在高温蒸汽环境下，氧化产物由外层和内层0引言两部分组成¨J。氧化膜的生成会使炉管壁厚减薄，增加环向炉管是火电厂锅炉的主要构件，长期在烟气、应力，发生蠕变断裂J。氧化膜的导热系数比管高温、飞灰等恶劣条件下运行，表面会生成一定厚壁导热系数小，使炉管换热性能变差，平均壁温上度的氧化膜。对

6、锅炉再热器管的腐蚀研究发现，升，温升可达到30K甚至更高。管壁温度同时基金项目：国家自然科学基金项目(51201097)CPVT向火侧氧化膜对T22钢管壁温度的影响是影响氧化速率的重要因素，管壁温升造成氧皮稳定保护期Ⅲ。化一升温一快速氧化一超温的恶性循环，内壁脱表1T22钢的化学成分％落的氧化膜进入弯管还可能导致爆管。目前，高温蒸汽氧化皮的剥落、堆积等离线检测技术已经元素CSiMnPSCrMO取得一定的进步，但在高温蒸汽氧化和向火侧烟含量O．O5～O．15O．29O．5O．O250．0712．1O．92气高温腐蚀、积灰磨损在线

7、检测技术等方面还需要努力。T22钢氧化膜在低于570oC时，生成的蒸汽赵志渊等基于实际运行参数和换热状侧氧化膜由FeO，和(Fe，Cr)，O组成，内层含cr况，利用数值模拟研究蒸汽侧氧化膜与管道温度和si的氧化物可以减缓进一步氧化；在570℃以的关系；黄鑫[7利用氧化膜厚度计算炉管剩余寿上，氧化膜由Fe2O3，Fe3O和FeO3层组成，FeO在命；冯伟忠对超临界发电机组因蒸汽侧管道的最内层且不致密，破坏了整个氧化膜的稳定性，氧氧化和固体颗粒(SPE)对涡轮叶片的侵蚀等产生化膜易于脱落。的原因进行了探讨。目前，国内对氧化膜的研究

8、主要集中在蒸汽蒸汽氧化膜基体侧，对向火侧氧化膜与炉管温度间的关系讨论较少。随着蒸汽参数的增长，炉管烟气腐蚀已经成为制约提高电厂热效率的重要因素，文中利用炉管参数化模型和数值分析软件，分析氧化膜厚度对管壁温度的影响。1数值模型⋯'1▲=●：，=●=●==●二==1．1模型假设模