摘要：本文對某電站鍋爐爐管進行了化學(xué)成分分析、金相組織觀察、硬度檢驗、機械性能檢驗、蠕脹分析和能譜分析，根據(jù)檢測結(jié)果計算爐管剩余壽命，并對爐管狀態(tài)做出綜合評價。
1、概述
對來樣4根受熱面管進行理化檢驗，來樣具體信息見表1。其中4#鍋爐管子累計運行時間約39000h，3#鍋爐管子累計運行時間約30000h。
2、實驗分析
1. 化學(xué)成分分析
對來樣管子進行化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見表2。管子化學(xué)成分均符合標準要求。
2. 金相分析
在來樣管子上切取金相試樣，試樣經(jīng)磨制拋光后，使用硝酸酒精溶液進行腐蝕。將腐蝕好的試樣置于Carl Zeiss Axio Observer A1m型金相顯微鏡下觀察，其金相組織如下圖。
圖1 1號管向火側(cè)顯微組織
圖1為1號管(水冷壁管)向火側(cè)的顯微組織圖片。由圖可見，其顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物開始分散，組織球化2級。內(nèi)壁存在腐蝕坑，內(nèi)部充滿氧化物，深度約0.069mm。
圖2 1號管背火側(cè)顯微組織
圖2為1號管(水冷壁管)背火側(cè)顯微組織圖片。由圖可見，顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物呈層片狀，組織未發(fā)生球化。內(nèi)壁存在腐蝕坑，內(nèi)部充滿氧化物，深度約0.048mm。
圖3 2號管顯微組織
圖3為2號管顯微組織圖片。由圖可見，顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，聚集形態(tài)的珠光體區(qū)域開始分散，晶內(nèi)和晶界均有點狀碳化物分布，組織球化3級。內(nèi)壁氧化皮厚度約0.044mm。
圖4 3號管顯微組織
圖4為3號管顯微組織圖片。由圖可見，內(nèi)、外壁均存在約0.2mm的脫碳層，組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物開始分散，組織球化2級。內(nèi)壁氧化皮厚度約0.037mm。
圖5 4號管顯微組織
圖5為4號管顯微組織圖片。由圖可見，顯微組織為鐵素體+珠光體，珠光體區(qū)域明顯，珠光體內(nèi)碳化物開始分散，組織球化2級。內(nèi)壁氧化皮厚度約0.029mm。
3. 硬度檢驗
使用BH3000型臺式布氏硬度計，在金相試樣表面進行布氏硬度檢驗，187.5kgf載荷，10s保載時間，檢驗結(jié)果見表3。結(jié)果表明：來樣管子硬度符合標準要求。
4. 機械性能檢驗
利用500KN電子萬能試驗機和300J擺錘沖擊試驗機，對1~4號管樣進行機械性能檢驗。其中2號樣品因壁厚減薄不具備切取沖擊試樣條件，未進行沖擊試驗。沖擊功為4次測量值的平均值。檢驗結(jié)果見表4。結(jié)果表明：來樣管子機械性能符合標準要求。
5. 蠕脹分析
對來樣管徑進行測量，其中2號管樣測量位置為距離爆口端約300mm處，測量結(jié)果見表5。結(jié)果表明：1、3、4號管樣蠕變應(yīng)變在標準合格范圍內(nèi)，2號管蠕變應(yīng)變大于2.5%，不符合標準DL/T438-2016的要求。
6. 能譜分析
使用能譜儀對3號和4號管子外壁垢樣進行成分分析，內(nèi)壁無明顯結(jié)垢。元素及含量見圖6和圖7，結(jié)果表明管子外壁垢樣主要元素為O、Al、Si、Fe和C。
圖6 3號管外壁垢樣能譜結(jié)果
圖7 4號管外壁垢樣能譜結(jié)果
3、剩余壽命估算
4、綜合評價
根據(jù)以上檢驗結(jié)果可知，
(1)來樣管子除2號管組織球化3級外，其余管子組織球化2級。
(2)管子硬度與機械性能性能均符合標準要求。
(3)2號管距離爆口端約300mm處發(fā)生明顯脹粗，蠕變應(yīng)變大于2.5%，不符合標準DL/T438-2016的要求，應(yīng)該是爆口變形導(dǎo)致。其余管樣蠕變應(yīng)變均在標準范圍內(nèi)。
(4)3號與4號管子外壁垢樣主要元素為O、Al、Si、Fe和C。
(5)從屏過管樣的蠕變壽命評估來看管子壽命基本正常，材料劣化趨勢沒有發(fā)生突變。
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