電力系統(tǒng)的調(diào)峰主要有2種：負(fù)荷高低變化和機(jī)組啟停方式。后者又稱兩班制運(yùn)行。一次典型的啟停機(jī)方式則包括減負(fù)荷、停機(jī)、再啟動(dòng)、重新加負(fù)荷4個(gè)階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年裝機(jī)容量7 000 MW的省網(wǎng)日峰谷差在2 000 MW以上。峰谷差的加大，使原設(shè)計(jì)帶基本負(fù)荷引進(jìn)型300 MW燃煤火電機(jī)組不得不參與調(diào)峰，并逐漸成為兩班制運(yùn)行，甚至階段性停役備用主要機(jī)組。調(diào)峰機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的變化，特別是溫度和應(yīng)力的交變成為機(jī)組主、輔設(shè)備金屬部件故障的主要原因。因此有必要結(jié)合實(shí)際，借鑒有關(guān)資料，論證對(duì)金屬部件的檢測(cè)重點(diǎn)。
1、鍋爐本體檢測(cè)重點(diǎn)
1.1汽包
引進(jìn)型300 MW機(jī)組的鍋爐汽包選材多為13MnNiM054即BHW35，其筒體制造工序大體是厚鋼板鍛制熱壓成型、開坡口、預(yù)熱、選擇結(jié)507焊材打底，接著先焊接縱縫后對(duì)接環(huán)縫。繼而開孔打坡r]、預(yù)熱、焊接管座角焊縫。1臺(tái)1000 t/h級(jí)鍋爐汽包焊縫總長(zhǎng)約95 m。每道焊縫焊好后及時(shí)進(jìn)行熱處理，中間穿插無(wú)損檢測(cè)，經(jīng)整體檢測(cè)并消除缺陷。最后進(jìn)行整體最終熱處理。其工藝通常是：整體均勻加熱至400℃左右，使溫升速率保持≤60℃/h，繼續(xù)加熱到( 590+10)℃保溫7.25 h，隨爐冷卻到400℃，再自然冷卻。上述工序和工藝表明，制造過(guò)程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)最終質(zhì)量產(chǎn)生影響。如果存在微裂紋等缺陷，在運(yùn)行過(guò)程中，特別是在溫度和應(yīng)力交替變化的調(diào)峰狀態(tài)下，更會(huì)加速裂紋擴(kuò)展�？v、環(huán)焊縫交界處相對(duì)比較薄弱，并且運(yùn)行中從力學(xué)角度考慮，承受內(nèi)壓的圓筒內(nèi)部環(huán)向應(yīng)力是軸向應(yīng)力的2倍。顯然，應(yīng)在上述薄弱部位檢測(cè)可能出現(xiàn)在縱縫或位于熱影響區(qū)的軸向、大體平行于縱縫的裂紋。這已為鍋爐檢驗(yàn)實(shí)踐所證實(shí)。鍋爐汽包在調(diào)峰減負(fù)荷過(guò)程中如果壓力下降非常快，底部和上部溫差會(huì)增加，汽包就會(huì)向上隆起。這是由于爐水緊貼汽包底部，底部金屬溫度緊隨飽和溫度，而汽包上部與微過(guò)熱蒸汽接觸，其溫度相當(dāng)。由于蒸汽層的傳熱系數(shù)比水低得多，汽包上部冷卻較慢，在壓力下降過(guò)程中金屬溫度高于蒸汽溫度，上部與下部溫差加大。如在減負(fù)荷不到1h內(nèi)，壓力從19.4MPa下降到9.7 MPa，從工程熱力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，汽包下部爐水及汽包底部?jī)?nèi)壁金屬溫度將從363.15℃下降到308.81℃，而汽包上部與過(guò)熱蒸汽接觸的頂部?jī)?nèi)壁金屬溫度接近363℃，溫度對(duì)于時(shí)間的變化率就將大于50℃/h。負(fù)荷增加過(guò)程中壓力增加特快時(shí)，會(huì)出現(xiàn)相反情況。上述分析表明，由于交變的彎曲應(yīng)力作用，應(yīng)注意汽包中部的頂部和底部?jī)?nèi)壁，尤其是環(huán)縫附近溫差；其次，與汽包相連的管道、管子將隨汽包上下移動(dòng)，如果受到約束或撓性不足，將產(chǎn)生很大拉應(yīng)力，因此要注意對(duì)對(duì)接焊縫及管座角焊縫的檢測(cè)。如6根下降管道靠中間2根的管座角焊縫及對(duì)接焊縫尤其要給予重視。再者，汽包內(nèi)部的套管及汽水分離裝置的焊縫在檢修時(shí)也要注意檢查。富通新能源生產(chǎn)銷售
生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒
顆粒機(jī)、
木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料，同時(shí)我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
1.2省煤器及聯(lián)箱
對(duì)于省煤器通常采用SA-210C規(guī)格D51 mmX6 mm的管子。人們比較重視磨損及低溫腐蝕等問(wèn)題。但在調(diào)峰兩班制運(yùn)行的鍋爐上，有資料表明，僅運(yùn)行7 a進(jìn)n聯(lián)箱及部分管子就不得不予以更新。調(diào)峰狀態(tài)下，省煤器及聯(lián)箱受到交變應(yīng)力的損傷比其它承壓部件更為嚴(yán)重。低谷負(fù)荷期間空氣漏入鍋爐，將會(huì)引起壓力下降，爐水體積縮小，汽包水位下降。同時(shí)，漏入的空氣被加熱到接近飽和溫度，此熱空氣再加熱省煤器，使省煤器及聯(lián)箱內(nèi)部爐水接近飽和溫度。當(dāng)汽包水位降到一定高度，運(yùn)行人員便對(duì)鍋爐進(jìn)給水，通常使用給水泵和調(diào)節(jié)閥，其最小流量較高，得不到抽汽加熱，給水溫度較低，會(huì)使省煤器快速冷卻而產(chǎn)生熱沖擊。當(dāng)鍋爐點(diǎn)火準(zhǔn)備重新啟動(dòng)、并列過(guò)程中，省煤器加熱很快，通常接近飽和溫度。此期間鍋爐膨脹，不用進(jìn)水。當(dāng)汽輪機(jī)帶初始負(fù)荷時(shí)，鍋爐開始給水，但此時(shí)可利用的抽汽熱量很少，所以給水溫度較低，于是發(fā)生嚴(yán)重?zé)釠_擊。經(jīng)驗(yàn)表明，裂紋起始于聯(lián)箱壁厚的徑向，并且出口聯(lián)箱也有類似損傷，在程度上要輕些。從以上分析可知：應(yīng)在最接近給水連通管的省煤器進(jìn)聯(lián)箱管孔處進(jìn)行超聲波探傷或磁粉、著色等表面探傷。根據(jù)探傷結(jié)果作維修或更換準(zhǔn)備。
1.3水冷壁
自然循環(huán)鍋爐兩班制運(yùn)行時(shí)，當(dāng)?shù)凸蓉?fù)荷停爐時(shí)爐水可能分層。較冷的水（至飽和溫度以下）沉集于下部回路中，如下部二次風(fēng)口及以下部位（材質(zhì)為SA-210℃，規(guī)格為63 mmx7 mm，光管）。重新啟動(dòng)時(shí)，較熱爐水上升至爐膛中上部區(qū)域（材質(zhì)相同，規(guī)格略有差異，有63 mmx7.5 mm的內(nèi)螺紋管及光管）。由于自然循環(huán)，使得爐膛上方和汽包中較熱的爐水進(jìn)入爐下方較冷的區(qū)域。這種快速溫度變化便產(chǎn)生熱應(yīng)力沖擊，使管子徑向膨脹和收縮。產(chǎn)生水冷壁管損壞。檢查中還應(yīng)注意那些與水冷壁相焊接的非承壓部件焊縫及下聯(lián)箱是否己出現(xiàn)宏觀裂紋。另外，引進(jìn)型300 MW機(jī)組鍋爐水冷壁下聯(lián)箱在材料、規(guī)格方面設(shè)計(jì)選擇上是有差異的。如帶爐水循環(huán)泵的強(qiáng)制循環(huán)鍋爐四周是下水包，其規(guī)格和材料與600MW機(jī)組引進(jìn)型2 008 t/h鍋爐水冷壁下水包(SA-299．D914 mmx95 mm1相類似，在運(yùn)行3萬(wàn)h后的實(shí)際檢驗(yàn)中曾發(fā)現(xiàn)，安裝焊縫及制造焊縫的宏觀裂紋。調(diào)查分析證實(shí)，當(dāng)時(shí)限于條件，厚壁件焊接中未能自始至終保持相應(yīng)的預(yù)熱溫度。還發(fā)現(xiàn)有一側(cè)下水包一端內(nèi)壁存在多條平行軸向的制造拉痕缺陷。自然循環(huán)鍋爐水冷壁下聯(lián)箱規(guī)格是D273mmx45mm。溫度變化造成的熱應(yīng)力沖擊將促使材質(zhì)先天缺陷或制造、安裝中遺留的缺陷及微裂紋的不斷擴(kuò)展。這些都是檢測(cè)中應(yīng)關(guān)注的。
1.4高溫過(guò)熱器、再熱器管及聯(lián)箱
300 MW機(jī)組鍋爐高溫再熱器的規(guī)格有D60mm x4 mm等，材料有如下幾種：12CrlMoV、SA-213T91、G102(12Cr2MoWTiB)、SA-213TP-304H, SA-213TP -347H等。高溫再熱器出廠聯(lián)箱材料有12CrlMoV．規(guī)格有D508mmx30 mm等。材料選擇上也有用SA387D(2.25Cr-lMo)，溫度限額607℃f氧化極限1。而高溫過(guò)熱器的規(guī)格有D54mmx7.5 mm等，材料選擇上與高溫再熱器管類似，也有選用SA335-P22 (2.25Cr-lMo)，溫度限額607℃（氧化極限、．溫升速率210℃/h等。高溫過(guò)熱器出廠I聯(lián)箱規(guī)格有D609.6 mmxllo mm。材料選用12CrlMoV等．與高溫再熱器聯(lián)箱的選材相同或相近。如果材料相同，由于高溫過(guò)熱器出口聯(lián)箱的計(jì)算壓力>高溫再熱器出門聯(lián)箱的計(jì)算壓力，所以前者的壁厚大于后者很多。這意味著高溫過(guò)熱器出聯(lián)箱對(duì)熱疲勞的敏感性要大得多，應(yīng)注意高溫過(guò)熱器出n聯(lián)箱在鍋爐啟動(dòng)時(shí)的溫升速率。對(duì)于上述SA335-P22材料．試驗(yàn)表明，在點(diǎn)火后的0.50～0.75 h期間，聯(lián)箱短管上記錄到的溫升速率為：245—310℃/h．蒸汽出口處的溫升速率為220—270℃/h。二者數(shù)據(jù)的差異是由于當(dāng)出口汽溫（整體溫度）有變化時(shí)，管孔四周材料的溫度變化比聯(lián)箱其它部分更快。這種情況使得該局部產(chǎn)生熱應(yīng)力。在聯(lián)箱整體溫度的變化率大到94 ℃/h時(shí)．應(yīng)力就非常高。在兩班制調(diào)峰時(shí)，這種變化率經(jīng)常存在．因此材料處于蠕變一疲勞損傷的交互作用。為此。運(yùn)行中要盡量采取相應(yīng)措施；應(yīng)該格外關(guān)注聯(lián)箱短管及焊縫（包括聯(lián)箱簡(jiǎn)體及封頭焊縫），進(jìn)行抽查檢測(cè)。
對(duì)于過(guò)熱器、再熱器等受熱面管子，在兩班制運(yùn)行中比額定負(fù)荷下受到的氧腐蝕要嚴(yán)重一些。這是因?yàn)槎Y(jié)氣體，如空氣在機(jī)組負(fù)荷較低時(shí)漏入較多，由于鍋爐啟停時(shí)冷熱交變，疏水閥等部件的密封、填料等反復(fù)脹縮，磨損或老化，空氣得以進(jìn)入系統(tǒng)；夜間停爐時(shí)，給水溫度下降，而溶解氧上升，加劇了受熱面的氧腐蝕。有的電廠發(fā)現(xiàn)調(diào)峰機(jī)組過(guò)熱器、再熱器內(nèi)壁氧化層剝落增加，既加重了汽輪機(jī)固體顆粒磨蝕，影響汽輪機(jī)運(yùn)行的可靠性，又使管子有效壁厚減薄，降低管子抗蠕變能力。對(duì)于金屬監(jiān)督和檢測(cè)。應(yīng)重視高溫過(guò)熱器再熱器的壁厚、蠕脹測(cè)量。
1.5減溫器及聯(lián)箱
引進(jìn)型300 MW機(jī)組鍋爐的過(guò)熱蒸汽和再熱蒸汽方面都設(shè)置減溫器。如過(guò)熱蒸汽方麗設(shè)有三級(jí)減溫器，材料均選取12CrlMoV。聯(lián)箱簡(jiǎn)體規(guī)格依次為：D609.6mm x55mm, D426 mm x50 mm, D406.4mmx50 mm。調(diào)峰狀態(tài)下，減溫器及聯(lián)箱受到的熱交變應(yīng)力非常突出。正常的鍋爐檢驗(yàn)中也將其列入重點(diǎn)對(duì)象。應(yīng)注意對(duì)焊縫進(jìn)行檢查，必要時(shí)，用內(nèi)窺鏡查看混合式減溫器內(nèi)部構(gòu)件損傷或開裂情況。
2、汽輪機(jī)一發(fā)電機(jī)的檢測(cè)重點(diǎn)
2.1大軸及中心孔、葉片、護(hù)環(huán)
引進(jìn)型300 MW機(jī)組汽輪機(jī)高、中壓轉(zhuǎn)子選用的材料有30CrlMoV等，低壓焊接轉(zhuǎn)子采用25Cr2Ni4MoV鋼，低壓整鍛轉(zhuǎn)子選用的材料則有30Cr2Ni4MoV等（取代早先使用的34CrNi3Mo)；葉片用鋼的材料選擇有C422 (25Cr12NiMolWIV)、lCr12Mo等；發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)用鋼選用新型Mn18Cr18N材料。該鋼種中的Mn、N和C元素能使鋼形成穩(wěn)定奧氏體，從而使鋼具有無(wú)磁性，Cr的加入使其形成不銹鋼，使鋼具有抗應(yīng)力腐蝕能力。相對(duì)早期的Cr-Mn系列護(hù)環(huán)鋼,Mn.Cr.N元素含量的增加又強(qiáng)化了鋼的基體，Mn.Cr顯著提高了鋼的淬透性，使Mn18Cr18N鋼形變熱處理潛力大大增強(qiáng)，再通過(guò)冷變形強(qiáng)化，使新型護(hù)環(huán)鋼具有高強(qiáng)度、塑韌性及良好的抗應(yīng)力腐蝕能力。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子在實(shí)際運(yùn)行中，既承受熱應(yīng)力，又承受高壓蒸汽產(chǎn)生的壓應(yīng)力、傳遞扭矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力，自重引起的交變拉壓應(yīng)力及高速旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片、葉輪及轉(zhuǎn)子質(zhì)量所產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力等。熱應(yīng)力和離心力對(duì)轉(zhuǎn)子的疲勞壽命影響較大。
汽輪機(jī)兩班制運(yùn)行時(shí)要考慮的問(wèn)題主要是高、中壓缸內(nèi)蒸汽溫度與金屬溫度的匹配。有的規(guī)定溫差不超過(guò)25℃。試驗(yàn)證明．高壓轉(zhuǎn)子啟動(dòng)時(shí)表面應(yīng)力為負(fù)值，停機(jī)時(shí)變?yōu)檎�，而中心孔則相反。這種附加的應(yīng)力循環(huán)如果達(dá)到或超過(guò)材料疲勞極限．會(huì)造成損傷。所以應(yīng)利用檢修時(shí)對(duì)大軸及中心孔（包括發(fā)電機(jī)中心孔1進(jìn)行超聲波探傷。轉(zhuǎn)子及中心孔的原始缺陷往往來(lái)自于材質(zhì)的不均勻性．如鑄件內(nèi)裂紋、氣孔、疏松等，在鍛造時(shí)又未能予以消除。低周疲勞損傷較容易出現(xiàn)在轉(zhuǎn)子截面有變化部位。而高溫蠕變損傷的威脅多發(fā)生在動(dòng)葉片安裝處及中心孔，尤其調(diào)節(jié)級(jí)及前后承受高應(yīng)力區(qū)域；同時(shí)，由于機(jī)械應(yīng)力和環(huán)境因素的綜合影響．應(yīng)注意檢查低壓轉(zhuǎn)子葉片，特別是末級(jí)和次末級(jí)葉片。統(tǒng)計(jì)表明。低壓缸葉片損壞數(shù)量約占全部損壞葉片數(shù)量的85%左右，而上述2級(jí)葉片損壞數(shù)約占低壓缸葉片損壞數(shù)的75%;另外，發(fā)電機(jī)的大、小護(hù)環(huán)是熱套裝配部件，其損傷機(jī)理主要是應(yīng)力腐蝕裂紋。而氫脆或腐蝕疲勞的發(fā)生機(jī)率較少�？傊�，對(duì)上述各部位檢查應(yīng)格外謹(jǐn)慎。
2.2汽缸、汽封
汽缸材料主要根據(jù)工作溫度來(lái)選用。對(duì)于工作溫度小于570℃的高、中壓缸，通常選取ZG15CrlMolV珠光體耐熱鑄鋼。高溫汽封材料常采用lCr18Ni9Ti不銹鋼材料。
帶基荷設(shè)計(jì)的汽輪機(jī)作調(diào)峰時(shí)由于高溫蠕變、啟動(dòng)熱應(yīng)力的沖擊等．其它構(gòu)件如汽缸、汽封等都會(huì)發(fā)生裂紋。當(dāng)凝汽器真空被破壞。冷風(fēng)從汽封處抽入，若汽封金屬材料與汽封蒸汽溫度間不匹配時(shí)，汽輪機(jī)汽封便可能產(chǎn)生裂紋。蠕變、熱疲勞（低周）、蠕變一疲勞的相互作用及脆化是汽輪機(jī)汽缸損傷的主要機(jī)理。汽輪機(jī)內(nèi)缸或汽缸所承受的應(yīng)力是由內(nèi)部蒸汽壓力及由啟動(dòng)、負(fù)荷變化和停機(jī)所引起的溫度梯度而產(chǎn)生的。熱應(yīng)力沖擊將引起低周疲勞，穩(wěn)定運(yùn)行中蠕變和疲勞的綜合效應(yīng)及長(zhǎng)期處于高溫期間的金屬材料內(nèi)部的偏析會(huì)引起韌性下降。實(shí)踐表明，應(yīng)把檢測(cè)注意力集中在高應(yīng)力區(qū)域及鑄鋼件截面變化較大容易形成應(yīng)力集中的部位，如汽缸噴嘴區(qū)域、噴嘴板鑲嵌部分和隔板槽等。
2.3高溫緊固件
調(diào)峰兩班制運(yùn)行對(duì)于高溫緊固件，如汽輪機(jī)汽缸螺栓的熱應(yīng)力沖擊是不容忽視的�！痘鹆Πl(fā)電廠金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程》指出：引進(jìn)大機(jī)組螺栓采用20CrlMolNbTiB。近年有的引進(jìn)型300 MW機(jī)組高、中壓缸螺栓采用GH4145/SQ-T6鎳基耐熱合金。據(jù)調(diào)查，同類機(jī)組好幾家電廠都在運(yùn)行1萬(wàn)h左右發(fā)生了螺栓斷裂情況。該鋼種元素化學(xué)成份的百分含量為：N170.00、Cr14.00—17.00、Fe5.00～9.00、Ti2.25～2.75、Nb0.70～1.20、AI0.40～1.00； 而Mg、Co、Si、Mn、Cu、C、S、P、Zr、B均小于0.50%。元素Zr、B是晶界強(qiáng)化元素，AI、Ti等是固溶強(qiáng)化元素�？赏ㄟ^(guò)淬火f固溶）處理，使強(qiáng)化相呈極細(xì)小的質(zhì)點(diǎn)析出，鎳基合金的強(qiáng)度和熱強(qiáng)性大為提高。鎳基耐熱合金多用于工作溫度700℃以上的渦輪葉片等結(jié)構(gòu)。對(duì)時(shí)效硬化的鎳基耐熱合金進(jìn)行切削加工時(shí)。零件表而會(huì)發(fā)生加工硬化。加工硬化會(huì)造成很大的殘余應(yīng)力，其數(shù)值可達(dá)294—491 N／mm2。
3、結(jié)束語(yǔ)
本文著重闡述了調(diào)峰兩班制運(yùn)行期間對(duì)引進(jìn)型300 MW鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組主要設(shè)備進(jìn)行金屬檢測(cè)的重點(diǎn)。事實(shí)上．其它輔機(jī)、附助設(shè)備，也會(huì)因?yàn)轭l繁啟停或溫度交變受到損傷及損壞都應(yīng)引起足夠重視。
3.1調(diào)峰兩班制運(yùn)行己成為300 MW及以上大機(jī)組的必然趨勢(shì)，其運(yùn)行中安全、經(jīng)濟(jì)性的最佳選擇有賴于各相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)配合。補(bǔ)充并完善修訂運(yùn)行、檢修規(guī)程。應(yīng)堅(jiān)持開展設(shè)備選型選材論證和監(jiān)造、檢驗(yàn)，加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督的全過(guò)程管理。
3.2運(yùn)行中比較關(guān)鍵的問(wèn)題在于控制溫度升、降速率。應(yīng)注意把握全局，統(tǒng)籌兼顧，從事電廠金屬材料工作的人員應(yīng)切實(shí)掌握檢測(cè)重點(diǎn)。結(jié)合設(shè)備實(shí)際，從有利于調(diào)峰、安全、節(jié)能、運(yùn)行控制等方面綜合考慮開展技術(shù)改造和科研立項(xiàng)。
3.3開展疲勞一蠕變相互作用下設(shè)備壽命的研究，新材料斷裂機(jī)理的研究，厚壁件及異種鋼焊接和熱處理工藝的研究，引進(jìn)或推廣合金鋼鑄件的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)焊技術(shù)等。富通新能源生產(chǎn)銷售的生物質(zhì)鍋爐以及木屑顆粒機(jī)壓制的生物質(zhì)顆粒燃料是客戶們不錯(cuò)的選擇。
