Page 18 - 理化检验-物理分册2021年第十一期

刘泰然, 等: 长期服役后末级再热器12Cr1MoVG 钢管的组织性能和剩余寿命评估

洞, 进 而 发 生 爆 管。杨 滨 等 [ 5 ] 研 究 了 火 电 厂 用 型场发射扫描电镜( SEM ) 分析材料的珠光体组织
12Cr1MoV 钢主蒸汽管道长期服役后的组织性能变 形态、 蠕变孔洞, 评估珠光体球化级别和蠕变状态,

化, 结果表明: 材料组织发生了明显的珠光体球化, 结合 AztecEner gyStandardX-MaxN20 型能谱仪
碳化物和晶粒长大, 高温屈服强度和抗拉强度也明 ( EDS ) 的分析结果, 分析组织的老化状态。
显下降。 YAN 等 [ 4 ] 采用扫描电镜原位拉伸试验, 研

究了服役20000h和200000h后的12Cr1MoVG
钢的组织性能, 结果表明: 材料均发生了珠光体球
化, 碳化物沿晶界析出, 材料断裂性能下降。

笔者以某发电厂 300 MW 火电机组锅炉末级
再热器12Cr1MoVG 钢管为研究对象, 该设备已累
计运行超过1×10h , 在运行期间的几次维修中, 经
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检测发现12Cr1MoVG 钢的显微组织已发生珠光体
图1 拉伸试样取样部位
球化, 为了评估机组的安全状态, 对该末级再热器钢
Fi g 1 Sam p lin g locationoftensilesam p le
管进行组织观察、 性能分析以及寿命评估, 以期为
12Cr1MoVG 钢的应用提供更多参考。
1 试验材料与方法

试验材料取自服役时间超过1×10h的锅炉末
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级再热器管道, 钢管规格为 63mm×4.5mm , 材
ϕ
料为12Cr1MoVG 钢。在第 22 排最外圈( 编号为
A22 )、 第39排最外圈( 编号为 A39 ) 和最内圈( 编号
为 B39 )、 第55排最外圈( 编号为 A55 ) 管道截取试 图2 拉伸试样尺寸

样, 分别在管道向火侧和背火侧取金相试样和室温 Fi g 2 Sizeoftensilesam p le

拉伸试样, 取样部位如图 1 所示, 拉伸试样尺寸如
2 结果与讨论
图2所示。
宏观观察管道内外壁的表面状态, 测量管道内 2.1 氧化层厚度检测
外壁氧化膜厚度和有效壁厚, 采用尼通 XL3t980型 再热器管道的实测尺寸结果如表1所示。由表
1可知: 只有 A39管道的全壁厚度是负偏差, 其余管
合金分析仪测定管道的化学成分。采用 HV-1000
型维氏硬度计测量管道向火侧和背火侧内外壁的维 道均为正偏差; 只有 B39管道的金属壁厚未发生减
氏硬度。采用三思纵横 UTM5105型电子万能试验 薄, A55管道的内外壁氧化膜总厚度超过450 μ m ,

机测定试样的室温拉伸性能, 并进行强度校核。采 这表明再热器管道在工作时出现超温现象, 管道在

用蔡司 AxioLab.A1型金相显微镜和 MIA3LMH 超温环境中, 氧化剧烈, 导致氧化膜厚度过厚 [ 8-9 ] 。
表1 再热器管道的实测尺寸

Tab 1 Measureddimensionsofreheater p i p es
管道规格 试样编号 全壁厚度 / mm 内壁氧化膜厚度 / m 外壁氧化膜厚度 / m 金属壁厚 / mm
μ
μ

ϕ 76mm×7mm B39 7.46 166 258 7.036

A22 4.76 146 217 4.397

ϕ 63mm×4.5mm A39 4.42 114 151 4.155

A55 4.72 208 261 4.251
2.2 化学成分分析 分符合 GB / T5310-2017 《 高压锅炉用无缝钢管》

再热器管道的化学成分分析结果如表2所示。 对12Cr1MoVG 钢的技术要求, 表明材料未发生显
由表2可知, 服役超过1×10h后, 各管道的化学成 著的元素贫化。
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