锅炉炉内承压部件的蠕变分析及寿命计算

2018年07
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在塔顶冷凝系统挥发线注水可以起到稀释腐蚀介质的浓度、控制露点发生的位置和溶解结垢的作用。

其注入的水一般有新鲜水、中水、塔顶含硫污水及除盐水。

具体选择哪种水资源需要充分考虑操作工艺的要求及成本的控制。

其注入的水质要合格，注入的量一般控制为馏出量的5％到10％方能达到对腐蚀的控制要求。

中海沥青（广东）有限公司80万吨/年沥青润滑油装置在塔顶注水的控制方面曾有过两个优化:一个是将两塔顶注入的新鲜水换成除盐水，原因是原注入的新鲜水的过高的钙成分和塔顶的助剂形成结垢，导致出现润滑油塔（常压塔）塔顶压力上升、助剂用量增大、防腐效果变差等问题；另一个优化是将沥青塔（减压塔）塔顶注水管线从DN20扩径为DN40，使塔顶的最大注水量从1t/h 提高至4t/h 以上，解决了因注水量偏小导致塔顶排水乳化严重、pH 值波动大且较难控制
等问题，大大提升了塔顶冷凝系统的防腐效果。

3增强设备防腐策略的控制
常减压蒸馏装置的设备防腐策略主要从涂层防腐、材料防腐两个方面着手。

涂层防腐主要应用于塔顶冷凝器上的低温部位腐蚀，其通过喷涂防腐层来隔绝接触而达到防腐目的，而对涂层材料类型的选择需要充分考虑实际操作的要求。

中石化沧州分公司3Mt/a 常减压蒸馏装置塔顶空冷器的防腐涂料原使用耐热温度只有120℃的TH847，因耐热温度低导致出现了蒸汽吹扫时脱落、产生严重结垢的问题，后来该公司通过将耐热温度达到200℃的TH901取代TH847，很好地解决了上述问题[5]。

材料防腐是应对高温腐蚀的重要控制措施，它主要是将材质升级，如选择将316L 不锈钢、Cr5Mo 材质应用于大于220℃操作温度的设备和管道中可以取得很好的防腐效果，当然材质的选择需要充分考虑其腐蚀规律的变化、实际生产操作的要求和成本的预算控制。

4结语
常减压蒸馏装置的安全、平稳和高效的运行，需要对装置的腐蚀状况进行即时全面的监控，需要对装置的腐蚀规律进行细致严谨的掌握，需要对装置的腐蚀问题进行科学合理的处置。

希望本文关于腐蚀防护措施的探析能让常减压蒸馏装置的腐蚀问题可以得到更加完善的解决，让我国的炼油工业更加高速迅猛地发展。

参考文献：
[1]李延详，护洋，赵涛.腐蚀在线监测系统在常减压蒸馏装置上的应用[J].石油化工腐蚀与防护,2013,30(04):51-53.[2]俞东海，严伟丽.常减压蒸馏装置的腐蚀和防护[J]石油化工腐蚀与防护,2010,27(1):17-20+23.[3]钟书明.常减压蒸馏装置腐蚀分析及防护措施优化[J].石油化工设备技术，2012（5）：47-50.[4]唐孟海,胡兆灵编著.常减压蒸馏装置技术问答[M].中国石化出版社,2007:59.
[5]刘传健.常减压装置塔顶腐蚀原因分析及防护[J].安全、
健康和环境,2003,3(9):26-28.
锅炉炉内承压部件的蠕
变分析及寿命计算
陈黎（浙江赛福特特种设备检测有限公司,浙江杭州
310020）
摘要：承压部件是锅炉重要组成，其性能与质量会对锅炉正常运行质量产生直接影响，所以业界学者都加大了对炉内承压部件的研究力度。

而本文也将通过对高温过热器蠕变寿命计算方式的分析，对高温过热器中壁温确定方式展开研究，旨在明确锅炉炉内承压部件蠕变与寿命计算方式，保证锅炉运行安全性与稳定性。

关键词：寿命计算；承压部件；锅炉；蠕变分析；高温过热器蠕变指的是，金属材料在恒荷载与恒温长期作用下，逐渐产生塑性变形的现象。

在高温环境中，蠕变过程会对构件产生较为强烈的影响，会对炉内承压部件正常性能造成破坏，甚至会引发锅炉再热器以及过热器发生爆炸，不仅会使人员、财产安全受到威胁，同时也会对国内发电机组经济安全发展形成遏制。

因此有关人员有必要对炉内承压部件蠕变问题展开深度分析，并要做好相应寿命计算工作，以为锅炉内部承压部件保护与使用控制提供理论数据支持。

1高温过热器蠕变分析与寿命计算方式
目前国内多会通过对时间—温度参数法的运用，完成蠕变分析与寿命计算任务。

由于该项计算方式对于计算参数并没有过高的要求，整体计算过程较为简便，所以能够按照蠕变温度对蠕变断裂寿命进行计算。

在具体计算过程中，技术人员会通过对实验温度进行提升的方式，有效压缩实验时间，因此通常会将时间—温度参数式表示为，相互进行补偿的参数，用f(f,
T)表示，该参数会被表示成为相应应力函数，P （e ）=f(f,T)【1】。

现
阶段该参数式应用较多的是KD 参数式和LM 参数式，而本文在此将以LM
拉森-米勒参数式对炉内承压部件蠕变损耗进行分析，其公式为：
其中C 表示钢材常数，T 表示钢材使用温度，而C 表示刚才蠕断时间。

技术人员可以按照相应金属材料手册，对计算金属材料和其相近材料，在相应温度与应力值下的断裂时间，并要将所调查的数据整理成为p(e)关系公式，要通过预先假设p(e)
经验函数形式的方式，对lg e 多项式进行明确
【2】。

其多项式主
要为：
此式与LM 公式联立后表现为：
而整理成f(f,T,e)的形式为：
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当将多个参数代入到公式之中后，能够得到C 0到C 3五个常
数，此式逐一将其代入到之前的各个公式之中，便可以得到相
应计算结果【3
】。

如果只是对温度变化进行考量，此时需要对盈利按额定压力中的内压应力展开计算，会得出如下相对较为简化的公式：
由于此公式只对金属温度进行了考虑，所以在实际进行计算过程中，需要对过热器管壁的温度进行测量，以对相应蠕变裂缝时间进行计算。

此外由于在额定压力中的内压应力事实上属于过热器工作压力上限范畴，所以在运用此压力实施计算过程中，可能会出现蠕变寿命损耗计算量稍大的状况，整体计
算还处于安全范围之内【4】。

技术人员在进行计算过程中，需要
对材料蠕变寿命与使用寿命进行考虑，并要对损耗值进行明确。

要对过渡期和变动期过程进行分析，科学按照金属破坏程度对计算进行适当调整，以对最终计算结果进行保证。

2壁温确定方式
按照上述公式以及实际精算经验来看，实施高温运作时，对管壁温度确定结果准确性会对后续寿命估算结果产生直接影响，作用价值较为突出。

同时因为高温环境作业较为危险，所以对过高温度过热器壁温进行测量，也存在着较大的难度。

目前较为常用的壁温测量方式主要有两种：
2.1管子内壁氧化层厚技术
该项测量技术主要用于现场温度测量，会通过对内壁养护层厚的运用，换算出相应管子金属当量运行温度数值，已完成相应测量任务。

就寿命评估层面而言，由于温度始终处于不断变化的状态，所以只是对一个固定时间温度进行测量，并没有过大的意义，所以需要对某一时间段进行测量，以对该段时间内的寿命损耗程度进行明确，以对特定应力条件与固定金属温度下的温度进行明确，而此种温度也被称之为是“金属当量温度”。

过热器管内壁氧化层厚度增长情况，与其一段时间内的金属当量温度有着直接关联，技术人员可以借助超声波，完成相应厚度测量工作。

在具体测量过程中，会通过示波器对超声波分别在氧化层以及管壁金属中的传播时间进行测量，并会按照氧化层弹性模量与构成，对氧化层中传输声速进行确定，之后便可以按照超声波传播速度完成对氧化层厚度的计算。

该项技术具有快速无损以及定量精准等方面的优势，所得到的计算结果也较为精准。

但由于该项技术使用需要在停炉阶段进行，才能对氧化层厚度测量精准度进行保证，所以在使用时存在着一定限制。

2.2直接测量技术
在使用该项技术实施壁温测量时，会直接将电热偶（如图一所示）放置在壁管外围之上，并会通过对导线的运用，将其引出到指定位置展开温度测量。

但需要注意的是，在对该项技术
进行使用时，需要将仪器脱落与损坏问题进行考量，在高温环
境中甚至可能会发生仪器失效问题，所以引起有关人员的足够重视。

同时因为过热器壁管传热方式较为复杂，因此在实施壁管表面温度测量过程中，可能会因为传热过程发生改变或者其他方面状况，会使壁管测量准确程度受到直接影响。

由于直接测量技术有着较为突出的连续性以及时效性特征，所以在保证测量装置自身稳定性的基础上，对测量结果进行合理控制，以确保测量误差能够被控制在合理范围内，以为
后续工作开展提供可靠的数据保障。

目前，
无论是在实际工作之中，还是在寿命计算方面，直接测量技术的应用频率都相对较高，且实用性较强，所以值得对其进行研究与运用。

图一电热偶
总而言之，不同测量技术都有着自身的优势与不足之处，技术人员在对温度测量时，要按照锅炉内部实际情况以及承压部件状态，科学对测量技术进行挑选，以达到最佳的温度测量结果，以为蠕变分析和寿命计算工作开展奠定良好基础。

3结语
经过不断研究与发展，目前国内已经在承压部件蠕变分析和寿命计算方面取得了较大的进步，整体计算方式更加精准，且可行度更高，能够达到良好的寿命计算水平。

但一些离线寿命分析方式还是存在着费用较高以及操作过于复杂等方面的问题，对技术推广与运用形成了诸多限制，所以今后可能会将寿命分析法与寿命计算方式有机结合起来，以通过构建计算模型的方式，切实提升寿命分析准确性，以实现科学化、智能化锅炉运行模式。

参考文献：
[1]曾洁.锅炉内部承压部件的蠕变分析及寿命计算[J].化工管理,2017(17):151-151.
[2]杨必应,朱邦同,张凤安.浅谈电站锅炉高温承压部件寿命评估方法[J].特种设备安全技术,2015(5):1-3.[3]吴超伟.基于远程监测的电站锅炉厚壁承压元件寿命管理[D].浙江大学,2014.[4]谭剑.锅炉炉内承压部件的蠕变分析及寿命计算[J].化
工管理,2016(23).
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