李錦宏

(云南省特種設(shè)備安全檢測研究院,云南 昆明 650228)

余熱鍋爐高溫過熱器直管段材質(zhì)分析鑒定

李錦宏

(云南省特種設(shè)備安全檢測研究院,云南 昆明 650228)

采用化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測試以及金相檢驗等手段對某余熱鍋爐未出現(xiàn)泄漏的高溫過熱器管直管段進(jìn)行了材質(zhì)分析鑒定.結(jié)果表明:1號試樣取樣部位附近的管子不符合GB 13296-2007的要求,不可繼續(xù)使用,須更換;2號試樣取樣部位附近的管子基本符合標(biāo)準(zhǔn)要求,可以監(jiān)督運(yùn)行,并定期抽檢材質(zhì)的變化情況,建議更換.

余熱鍋爐;高溫過熱器;材質(zhì)分析鑒定

某化工廠余熱鍋爐在投運(yùn)約一年半后,部分高溫過熱器彎頭由于晶間腐蝕造成穿孔泄漏,為減少高溫過熱器的換管量、節(jié)約成本,并防止泄漏事故發(fā)生于暫未出現(xiàn)泄漏的高溫過熱器管直管段,有必要對直管段進(jìn)行材質(zhì)分析、鑒定,確保鍋爐的安全運(yùn)行.

1 實驗部分

1.1 試樣

化工廠所提供的1號、2號高溫過熱器管試樣,是余熱鍋爐上暫未出現(xiàn)泄漏的直管段割管樣(以下簡稱高過直管段),材質(zhì)為0Cr18Ni9,屬于奧氏體耐熱鋼,規(guī)格為 Ф76×5.介質(zhì)為蒸汽,蒸汽壓力3.82 M Pa,運(yùn)行溫度450℃.樣品外表面均無裂紋、折皺,未見鼓包、脹粗,外表面有輕微銹蝕.

1.2 測試方法

將試樣表面打磨除銹、清潔后,在99.999%高純氬氣保護(hù)下對1號、2號試樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,分析儀器為OXFORD公司生產(chǎn)的便攜式ARCM ET8000全光譜光電直讀光譜儀.

為測量試樣的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率及規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度,對兩個試樣管材縱向取樣,做拉伸試驗.試驗設(shè)備為新三思公司(M TS)的CM T5305微機(jī)控制電子萬能試驗機(jī).測量硬度使用的是美國杰瑞(G&R)公司的 H T-2000A型金屬硬度計.

采用蔡司顯微鏡對兩個試樣的環(huán)截面進(jìn)行金相組織分析.每個試樣分別做兩點金相,使用 FeCl3鹽酸溶液腐蝕3～4 min,在100倍顯微鏡下觀察并采集金相組織照片.

2 結(jié)果與討論

2.1 化學(xué)成分分析結(jié)果

化學(xué)成分分析結(jié)果列于表1.由表1可知,1號試樣的C,P含量超過標(biāo)準(zhǔn) GB 13296-2007[1]中的上限值,1號、2號試樣Ni,Cr含量低于標(biāo)準(zhǔn)要求的下限值.

表1 高過直管段的化學(xué)成分Table 1 Chemical compositions of the straight sections of high-temperature super heater tubes

2.2 力學(xué)性能測試結(jié)果

抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率、規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度及硬度等力學(xué)性能測試結(jié)果列于表2.由表2可知,2號試樣的力學(xué)性能滿足 GB 13296-2007要求;1號試樣的抗拉強(qiáng)度僅500 M Pa,不滿足 GB 13296-2007要求.

表2 高過直管段的力學(xué)性能Table 2 Mechanical p roperties of the straight sections of high-temperature super heater tubes

2.3 金相組織

1號、2號試樣的金相組織照片如圖1所示.由圖1可知,兩個試樣的奧氏體組織正常,均未出現(xiàn)晶間腐蝕.

圖1 試樣的金相組織Fig.1 Metallographic microstructure of samp les

2.4 分析討論

2.4.1 1號試樣的綜合分析

1號試樣化學(xué)成分的檢測結(jié)果表明,C,P含量超標(biāo).由于 P的存在會增大熱脆性傾向,因此必須嚴(yán)控P含量.1號試樣的金相組織未顯示出現(xiàn)晶間腐蝕,但是其C含量偏高,且Ni,Cr含量低于國標(biāo)要求的下限值,在運(yùn)行狀態(tài)下特別是達(dá)到敏化溫度時很有可能導(dǎo)致C與Ni,Cr反應(yīng)生成碳化物,加劇Ni,Cr貧化,使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降,進(jìn)而導(dǎo)致晶間腐蝕.1號試樣的部分元素含量不符合標(biāo)準(zhǔn) GB 13296-2007要求.同時,力學(xué)性能試驗顯示,1號該樣的抗拉強(qiáng)度為500 M Pa,達(dá)不到GB 13296-2007中 0Cr18Ni9抗拉強(qiáng)度高于 520 M Pa的要求.因此,1號樣取樣部位附近的高過管應(yīng)

停用.

2.4.2 2號試樣的綜合分析

對2號試樣的測試結(jié)果表明,2號試樣的力學(xué)性能及金相組織均符合標(biāo)準(zhǔn) GB 13296-2007的要求,但是化學(xué)元素 Ni,Cr含量分別為 7.776%和16.59%,比 GB 13296-2007要求的下限值分別低0.223%和0.41%.其原因可能是經(jīng)過一段時間運(yùn)行,特別是在超溫并接近敏化溫度下運(yùn)行時,C與Ni,Cr反應(yīng)生成碳化物,導(dǎo)致輕微的Ni,Cr貧化.若嚴(yán)格以標(biāo)準(zhǔn) GB 13296-2007評判,不考慮運(yùn)行過程材質(zhì)的輕微變化,則2號樣品的管子也應(yīng)停用.但鑒于其金相組織、力學(xué)性能等項目是合格的,并且C含量在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi).因此,只要嚴(yán)格監(jiān)控,定期抽檢,杜絕超溫運(yùn)行,2號樣取樣部位附近的高過管可繼續(xù)使用,但建議更換.

3 結(jié) 論

1號試樣取樣部位附近的管子不符合 GB 13296-2007的要求,不可繼續(xù)使用,須立即更換.2號試樣取樣部位附近的管子可以監(jiān)督運(yùn)行,并定期抽檢材質(zhì)的變化情況,但建議最好更換使用.

[1]中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會.GB 13296-2007鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

Material analysisand iden tification of the straight sections of high-temperature super heater tubes of waste heat boiler

L IJin-hong
(Yunnan Institute of Special Equipment Safety Inspection,Kunm ing 650228,China)

The straight sectionsw ithout leakage occurring,of high-temperature super heater tubesof w aste heat boiler w ere analyzed and identified by chem ical composition analysis,mechanical p roperty testing,and metallographic examination in this paper.The result show s that:the pipes near samp ling site of NO.1 specimen,w hich do not accord w ith the standard GB 13296-2007,cannot continue to be used,and must be rep laced.The pipes near samp ling site of NO.2 specimen,w hich basically acco rd w ith the requirements of standard GB 13296-2007,can run in regular samp ling inspection of the material change circum stance,but their rep lacement is recommended.

w aste heat boiler;high-temperature super heater;material analysis and identification

TG115;TG142.71

A

1673-9981(2011)01-0074-03

2010-06-11

李錦宏(1978—),男,云南石屏人,工程師,碩士.