主蒸汽管弯管蠕变测点安装与监测.pdf

第 3 7 卷 第 1 期 2 0 0 1年 4月 理化检验一 物理分册 P TCA(P ART A：P HYS I CAL TE S TI NG)Vo I 3 7 No 4 Ap r 2 0 0 1 主蒸汽管弯管蠕变测点安装与监测 苏蔚，王怀席，于学峰(阜新发 电厂 豇 宁阜新 1 2 3 0 0 3)摘要：简述 了主蒸汽管弯管的埔变测点安装与监剐方法，井对弯管蠕变l蒯点进行 了洲量和计 算，其监刹结果为主蒸汽管弯管的金属技术监督和弯管的寿命管理提供 了依据。关键词：主蒸 汽弯 管；埔 变 l蒯点；安装 监 测 中围分类 号：T G儿5 5 7 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 1 4 0 1 2(2 0 0 1)0 4 0 1 5 5 0 4 CREEP M EAS U REM EN T PoI NT FI XI NG AND M oN I ToRI NG FoR M AI N STEAM PI PE BENDS S U W e i，W ANC Hua i-xi，YU Xu e f e ng (F u x i n P o we r S t a t i o n，Li a o n i n g f u x i n 1 2 3 0 0 3，Ch i n a)Ab s t r a c t：F i x i n g a n d mo n i t o r i n g me t h o d s f o r c r e e p me a s u T e l e n t o f ma i n s t e a l p i p e b e n d s we r e d e s c r i b e d，a n d c r e e p me n s u r e me n t r e s u t s v e r e p r e s e n t e d a n d c a c u a t e d Th i s p r o v i d e d a u s e f u l a p p r o a c h for me t a s u p e r i n t en de nc e t e c hni q ue a n d l i f e ma na ge men t of ma i n s t e a m pi p e b e n ds Ke y wo r d s：Ma i n s t e a m p i p e b e n d s；C r e e p me a s u r i n g p o i n t；F i x i n g；M o n i t o r i n g 1 概述 主蒸汽管道在高温高压长期运行过程 中，在内 压作用下会引起管道截面圆周方 向上的蠕变变形 以往，我们测管道蠕变变形时，一般在直管段安装几 组蠕变测点。近年来，国内外曾多次发生主蒸汽管道 爆破事故，爆破大多发生在弯管外弧上，且外弧局部 蠕变损伤严重。主蒸汽管在长期运行时弯管发生复圆，使不 圆 度变小 由于蒸汽管在弯制过程 中，弯管外弧壁减 薄，特别是在管系应力大(热态“开弯”)时，加速弯管 的复 圆。由于弯管截面的各点壁厚不同，在最薄位置 存在最大应力区，经长期运行导致 弯管外弧局部蠕 变变形加速。为了监测弯管外弧局部蠕变变形量，在 弯管上安装蠕变测点。2 弯管蝠变测点的安装 选择测量方便的一个弯管作为主蒸汽管道的监 视弯管，必要时要搭固定的测量平台，便于测点的监 测。收藕 日胡 t 2 0 0 0 0 8-L 8 2 1 蠕变 头的选 择 一般选择与直管上一样的蠕变头 蠕变头分为 两部 分，一为 蠕 变座，材 质取 与 弯管相 同的材 料(1 2 C r Mo V)，高为 1 O mm；另一 为 蠕变 头，材 料 为 1 c r 1 8 Ni 9 T i，可调有效高约为 1 0 1 4 mm 2 2 蠕 变测点 的安装 在弯管上弯曲角度 3 o 或 6 o 附近，任选一有代 表性截面进行安装(如，弯管外弧壁较薄处、不圆度 变化较大处等)，在同截面上选择一组径向蠕变测点 和一组切 向蠕变测点，如图 1 所示。首先选择径 向蠕 变测点 位置，用千分尺测量长轴 D 和短 轴 D，计 算弯管不圆度 选择短轴最小的位置确定截面，在外 弧和内弧间各安装一个径向蠕变测点，安装方法和 直管段上蠕变测点安装方法相同。然后在弯管径 向 蠕变测点同一截面的弯管外弧安装一组切向蠕变测 点。以弯管外弧径向蠕变测点为 中心，以 D(0 1 8 0 2 2)为直径 为管道外径)，交于径向蠕变测点环 向切线上的两点，为切向蠕变测点座的距离，即为弯 管外弧切向蠕变测点的间距 切向蠕变测点与径向 蠕变测点安 装方法不同，切向蠕变测点安装是将 蠕 变测点座螺纹孔平行 于弯管外 弧环向的切线方 向，维普资讯 苏 蔚等：主蒸汽管弯管蠕变测点安装 与监测 使两个测点座的底部问距 L一(0 1 8 0 2 2)D，用 电焊焊在弯管的外弧上，不许有任何松动。调整蠕变 测点完全符合要求后再进行测量。图 1 蠕变测点 安装示意 图 3 测量与计算 3 1 测量 方 法 使用两把千分尺，一把量程在 3 O O 4 0 0 ra m，测 径向值；另一把量程在 7 5 1 0 0 ram，测切向值。测量 前，千分尺和标准棒在现场环境放置 3 0 mi n，然后校 正千分尺后进行测量，记录被测钢材 的温度、环境温 度、测量前、后零位校正值和测量值。3 2 蠕变计算 3 2 1 测量 值修 正 测量后进行 修正到零度时的值 C。=(c B)1一 d f +乩(一 2 0)(1)式 中 换算 0 时测量值，mi l l c 现场铡量值，mm B测量前后零位校正平均值，mm n 被 测钢 材 的线膨胀 系数，a c 被测钢材的温度，n 千分尺 弓身(或标准棒)的线膨胀系数，一 千分尺 弓身(或标准棒)的温度(环境温 度)，。c 利用式(1)消除管壁温度、千分尺 弓身(或标准 棒)温度和千分尺零位的影响。将测量值换算到0，而千分尺换 算到 2 0 C的值。在这样一个标准条件 下，将每次测量后的换算值作 为比较数据。3 2 2 蠕变 计算 蠕变测量后各数值按式(1)进行修正 到 0。c时 的值。蠕变计算如下：两个径向测点的间距 D：=一 2 (2)两个切向铡点 的间距=一 2 H(3)两次测量间隔的平均相对变形量：堕 1 0 o “=了 X l U U 或 x 1 0 o (4)两次测量间隔的平均蠕变速度=x l0 0 或 V一=竺 l o o (5)式(2)式(5)中 第 n次测量换算到 o C条件下径 向两个 测点端部的间距(蠕变测头与弯管的线 膨胀系数差值忽略不计)，mm 径向蠕变测点的高度，mm 2 h=一 D 6：第 n次测量换算到 o*C条件下切向两个 测点端部 的间距(取蠕变测头 与弯管的 线 膨 胀 系数 比 倒 平 均 值 1 2 1 x 1 0 ()mm H 切向蠕变测点的高度，mm 2 H=一()首次铡 量换算 到 0 口 c条件下径 向(切 向)两个测点的间距，mm D：()第 n次测量换算到 0 条件下径向(切向)两个测点的间距，mm D：(L：一 )第(n 一1)次测量换算到 o 条 件下径向(切向)两个测点的间 距，mm 维普资讯 苏 蔚等：主蒸汽管 弯管蠕变测点安装与监测 r 相对计算的间隔时问，h 3 3监 测 在正常的机炉设备检修 时，对主蒸 汽弯管的蠕 变测点进行测量，每次测量后利用式(1)式(5)计 算出弯管径向和切向的蠕变变形量、蠕变速度、弯管 的不圆度的变化量。根据变化量来确定对弯管的检 查项 目。4监测结果 4 1 现 场安 装 1 9 8 7年在 9号机组主蒸汽管道上的 1 5号炉进 汽 门后第一个 9 O。弯管上安装了径 向和切向蠕变测 点 各 一 组 主 蒸 汽 管 材 料 为 前 苏 联 1 2 X 1 M (1 2 c r 1 Mo V)，规格为 2 7 3 mm2 2 ram，弯 曲半径 R=1 3 7 0 mm。工作压力 9 8 MP a，工作温 度 5 4 0。C。蠕变测点安装数据：径 向 d 一3 1 1 2 7 mm；短轴 D】一2 6 7 2 5 mm；长轴 D 1 2 7 4 3 6 ram；切 向 b 1：9 7 1 l mm；L】一5 3 0 2 ram。蠕变测量后 各数值按式(1)修 正 到 0。c 时 的 值：D=3 1 1 1 5 mm；Dj=2 6 7 1 5 ra m；D=2 7 4 26 ra m；2 h一 44 00 ram；b 一 9 7 07 mm；一 5 3mm 2 H=4 4 0 7mm 4 2 测 和分 析 1 9 8 7 年、1 9 9 O 年 和1 9 9 6 年分别对该 弯管进行 了测量和计算，有关数据见表 1。从表 中可知，径向 蠕胀 率 1 9 8 7年至 1 9 9 0年 为 0 0 9 4 ，1 9 8 7年至 1 9 9 6年为 0 7 8 ，1 9 9 0年至 1 9 9 6年为 0 6 9 ；切 向蠕胀 率 1 9 8 7年至 1 9 9 0年 为 0 3 2 ，1 9 8 7年 至 1 9 9 6年为 1 2 1 ，1 9 9 0年至 1 9 9 6 年为 0 8 9 。从 图 2 的时间一 蠕胀率关系曲线可以看出，近年来该弯 管蠕变已进A蠕变第三阶段 时 间 r x_ o h 圈 2 蠕变曲线 径 向蠕变速度，1 9 8 7年至 1 9 9 0年平均为 l _ 2 6 l 0 h，1 9 9 0年 至 1 9 9 6年 平 均 为 0 4 5 1 O h，1 9 8 7年至 1 9 9 6年平 均为 l _ 6 7 1 O h。切 向蠕变速度，1 9 8 7年至 1 9 9 0年平均为 1 5 3 1 0 h，1 9 8 7年至 1 9 9 6 年平 均为 1 9 2 1 O h，1 9 9 O年至 1 9 9 6 年平均为 2 1 1 1 O h。这 表 1 l 5号妒进汽门后第一个弯管蟠变的测 与计算数据 诖：1)不圆度为(D?一D)D，其 中 D=2 7 3 mm，D?一2 7 4 2 6 ram，运行 中视为不变。2)】9 9 6年的计 算数据 相对 1 9 8 年 1 9 9 0年。-】57-0 (一 *崔冀 维普资讯 苏 蔚等：主蒸汽臂弯 臂蟠变掼 I 点安装 与监 掼 I 些数据表明，该弯管近年来蠕变速度较快，已经进入 蠕变第 三 阶段。4 3 管道普 查 根据这些测量数据，对此 弯管进行蠕 变孔洞检 查，按德国电站蒸汽锅炉技术规范 TR D5 0 8中的 金相组织划分的蠕变孔洞级别，此弯管外 弧蠕变孔 洞达到 3 级，应对此弯管进行监督运行。同时对 9号机组主蒸汽 管进行普查，普查项 目 为宏观检查、蠕变孔洞检查、不圆度测量 对 3 o个弯 管进行检查，发现有三个弯管外弧有宏观裂纹，其裂 纹长分别 为 1 9 m，1 1 r a和 0 0 a m，在裂纹 附近有 许 多平行于主裂纹的断续小裂纹；三个弯管蠕变孔 洞达 5级(宏观裂纹)；两个弯管蠕变孔洞达 4级；九 个弯管蠕变孔洞达 3级。蠕变孔洞大于等于 3级的 约占弯管的 5 o 。不圆度小于 2 1 的约 占 6 o 。这些检查结果表明，9号机组 主蒸汽管弯 管普遍进 入蠕变第三阶段，弯管外弧局部蠕变损伤严重，不能 保证管道继续安全运行，需更换弯管 5 结 语 在主蒸汽管道 弯管安装蠕变测点对其弯管外弧 局部蠕变变形进行监测是简单有效的方法 根据主 蒸汽管道弯管外弧局部变形量，确定对 主蒸汽管道 的普查项 目，并 以此对管道 的安全运行作 出正确的 评估。参考 文献：1 吴非文 火 力发电厂高 温金属运行 M 北京；水利 电 力出版社，1 9 7 9 z 3 D L 4 4 1 1 9 9 1 火力 发电厂高温 高压蒸 汽管道蠕 变监 督导则 E s 3 北京：水利 电力出版社 I 9 9 2 人员培训与资格鉴定 二问答题 物理金相三级人员试题参考答案 1 氙灯 的色温为 6 0 0 0 K，近似于 白光，光谱连 续、亮度高，是当前国内外金相显微镜的主要光源之 一。但在很多显微镜 中，由于光路缩短，光损失大大 降低，因而通常只使用卤素灯，只有在特殊场合下才 使用氤灯。2 在单色反射光条件下，于涉显微镜 中观察到 的干涉条纹间距相应于半波长的光程差。当试样观 察 面上相邻晶粒高低存在微小差别时，将会产生很 小的附加光程差，导致于涉条纹的位移，位移大小与 附加光程差的大小有关。当一条于涉线扩展到整个 视域时，微小的附加光程差 即可转化为亮度差。3 微差于涉装置在金相 中主要应用如下：(1)根据金属材料中不同的相或组织在一定的 光学条件下能呈现 出不同色泽的特点，可用以作为 相鉴别 的依据。特别适用于配合其他手段分析复杂 台金 的显 微组 织。l 5 8 (2)提高金相组织衬度，显示在 一般 明场 中难 以观察到的某些显微组织 的细节。(3)通过获得具有 良好村度 的显微组织图象，可用于作定量金相分析。(4)金属材料及其构件在服役 中 在交变应力 作用下易产生疲劳，在疲劳开始时受力处会产 生微 量形变，这种微量变形可利用微差于涉衬度装置将 其显示 出来，籍此可用以研究疲劳整个过程。4 传统 的化学及 电解侵蚀法仅简单地使合金 表面造 成浮凸，再利用其由于反射光的强弱不 同所 造成 的黑 白衬度来鉴别组织及相。这种传统的显示 方法不但使其所提供的合金组织的信息不多，而且 还会 因受侵蚀原因而导致合金组织轮廓的扩大或产 生各种假象，使组织鉴别失真 因此必须使用其他的 诸如于涉法、热染法、化学着色法、恒电位法、真空镀 膜法及离子溅射成膜法等几种新 的显示方法，以达 到正确、有效显示显微组织之 目的。(持 续)维普资讯