锅炉寿命
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三、负荷变化对锅炉寿命的影响 １、不稳定热工况 ２、疲劳损伤 ３、蠕变寿命损耗
第三节 锅炉寿命管理
四、锅炉寿命管理方法 按《火力发电厂金属技术监督规 程》（ＤＬ４３８－２０００）规 定进行检验、更换或报废。
锅炉 操作
锅炉受热面寿命预测方法简介
技能
目的：按锅炉水冷壁、过热器、省煤器、 主蒸汽管道等不同类型，以及主要失效方 式，建立寿命评估模型，预测剩余寿命， 指导生产，防止重大事故的发生。
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ４）疲劳破坏：承压部件在多次加载、 减载或脉动载荷的情况下，产生疲劳微 裂纹，最后导致破坏，因此，破口附近 有有很多微裂纹。
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ５）腐蚀破坏：金属表面均匀腐蚀或点 状腐蚀，承压部件有效厚度减薄。
第二节 锅炉金属高温性能
一、锅炉受热面用钢 １、钢材要求
钢材的机械性能 钢材要有在高温条件下长期使用的组 织结构稳定性 良好的钢材热加工、冷加工和焊接、 弯曲等工艺性能 有良好的抗氧化和抗腐蚀性能
第二节 锅炉金属高温性能
２、受热面工作特点 过热器和再热器用钢 水冷壁和省煤器用钢 空气预热器用钢
第二节 锅炉金属高温性能
第二节 锅炉金属高温性能
应力松弛 松弛与蠕变有差别也有联系，蠕变是 在恒定应力下塑性变形随时间增长的 持久增加过程，而松弛是在变形一定 的条件下随时间增长的应力减小过程， 当应力接近于零时就不在发生松弛。
第二节 锅炉金属高温性能
热疲劳 金属材料由于温度的循环变化引起的 热应力而产生的疲劳损失称热疲劳。
第二节 锅炉金属高温性能
三、运行中受热面超温的原因 及应采取的措施
１、锅炉设计方面 ２、制造、安装方面 ３、运行调整方面
第三节 锅炉寿命管理
一、基本概念 １、寿命及寿命损耗 ２、造成锅炉寿命损耗的因素
疲劳、蠕变、腐蚀、磨损 ３、寿命评估的主要对象 ４、锅炉寿命管理
第三节 锅炉寿命管理
锅炉寿命管理是锅炉安全管理的重 要组成部分，其内容包括：
锅炉寿命分析是一项非常复杂的 逻辑研究，需要实践与科学相结合。
二、受热面短期过热和长期过热爆管 １、短期过热：锅炉受热面内部工
质短时间换热状况严重恶化时，壁温 急剧上升，使钢材强度大幅度下降， 引起爆裂。
第二节 锅炉金属高温性能
二、受热面短期过热和长期过热爆管 １、长期过热：锅炉受热面由于热
偏差、水动力偏差或结垢、堵塞、错 用钢材等原因，管内工质换热较差， 金属长期处于幅度不很大的超温状态 运行，发生蠕变而破裂。
一、锅炉可靠性管理
２、状态定义 １）在使用 ２）可用 ３）运行 ４）备用 ５）不可用 ６）计划停用 ７）非计划停用
一、锅炉可靠性管理
非计划停用紧迫程度分类： Ⅰ类指设备立即停运； Ⅱ类指设备虽然不需立即停运，但需在６
ｈ以内停运； Ⅲ类指设备可延迟６ｈ后７２ｈ前停运；
Ⅳ类设备７２ｈ后，但需在下次计划停 运状态； Ⅴ类指设备处于计划停运的机组因故超过 原定计划期限的延长停运状态。
损坏特征
损坏原因
破口大且边沿锐利
短时过热
破口处壁厚无明显变化 材料缺陷
破口处管子周长明显增长 短期过热
破口处管子周长增长不多 长期过热蠕变、材料缺陷
大量纵向裂纹且有氧化皮 长期过热、材料缺陷
脆性脆裂
热脆性、石墨化、苛性脆化
晶间断裂
长期过热蠕变、蒸汽腐蚀、氧腐蚀
珠光体球化
长期过热
珠光体消失
蒸汽腐蚀、氢损坏
第二节 锅炉金属高温性能
石墨化 钢在高温长期运行中，由于原子活动 能力的增强，渗碳体会分解出游离碳， 以石墨方式析出并不断扩大，从而形成 石墨夹杂现象，称为石墨化。
第二节 锅炉金属高温性 能
五、受热面的失效分析
现场调查 残骸分析 试验鉴定 综合分析
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 １）塑性破坏：破坏后一般管壁都有明 显拉长，不发生碎裂，断口呈暗灰色， 纤维状，无金属光泽，断口不平整，与 主应力方向呈４５○夹角。
造成热疲劳的主要内部因素是：温度 差！
第二节 锅炉金属高温性能
热脆性 金属材料由于高温和应力的长期作 用下而产生冲击韧性下降的现象。
在高温和应力作用下的时间越 长，热脆性就越明显。
第二节 锅炉金属高温性能
四、高温用钢的组织稳定性 １、珠光体球化 钢在高温和应力的长期作用下，珠
光体中的片状渗碳体将逐渐变为球状， 并且聚集加大，这种现象称为珠光体 球化
温度对金属温度的影响。高温下，金属原子 结合力下降的同时，组织结构也发生变化， 使金属的高温机械性能，特别是高温强度和 塑性显著下降。
第二节 锅炉金属高温性能
蠕变。
Ｄ
ｔ＝常数
变形量 σ＝常数
第一阶段
第二阶段 第三阶段 时间
ｏａ瞬时变形阶段 ａｂ蠕变减速阶段 ｂｃ蠕变等速阶段 Ｏｄ蠕变加速阶段 ｄ断裂点
锅炉管理专业人员培训
主讲：王和平
特设课程
锅炉可靠性管理和锅炉寿命
一、锅炉可靠性管理 是对设备进行全过程管理的一个重要部分和
重要手段，它可以揭示出影响生产工作质 量链条某一个环节上的缺陷，分析这种缺 陷影响的程度， 从而研究采取改进对策， 提供切实的依据。
第一节 锅炉可靠性管理
一）可靠性管理中锅炉主机的状态 划分、定义和性能指标 １、机组状态
２、辅机状态划分
运行
可用状态
状态
备用
划分
大修
计划停运 小修
不可用状态
定期维护
非计划停运
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
３、状态含义
运行
备用
计划停运
非计划停运
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
４、辅机可靠性指标 可用系数、运行系数、计划停运系数、非 计划停运系数、平均连续运行小时、故障 率等等
一、锅炉可靠性管理
３、可靠性管理指标 计划停运系数
非计划停运系数 运行系数 机组降出力系数 非计划停运率 强迫停运率 平均计划停运间隔时间 平均计划停运持续小时 平均连续运行可用小时 等等
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
１、统计范围 磨煤机及其电动机 送风机及其电动机 引风机及其电动机
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
ａ、运行人员按操作规程进行操作，建立 寿命损耗的概念。 ｂ、关键部位安装寿命监测系统。 ｃ、建立技术档案，拟定检修计划。 ｄ、按规定进行无损或有损检测。 ｅ、接近寿命终结时，进行破坏性试验。
第三节 锅炉寿命管理
二、锅炉寿命与强度 １、内压应力 ２、热应力 ３、高温蠕变与持久强度
第三节 锅炉寿命管理
锅炉
全出力运行
操作 技能
运行 降出力运行
计划降低出力运行 非计划降出力运行
在使用
可用
全出力备用
备用 降出力备用
计划降出力备用 非计划降出力备用
机组状态 停用
不可用
计划停用 非计划停用
大修停运 小修停运 节日和公用系统检修停运
第1类非计划停运 第2类非计划停运 第4类非计划停运 强迫停运
第3类非计划停运 第5类非计划停运
2010-7
锅炉 操作
管道蠕变寿命预测
技能
以持久强度为主的寿命预测
解决下列问题：1、钢管在长期运行后室温 力学性能是否满足性能的要求；
2、钢管在长期运行后组织性质状态如何； 3、确定强度储备系数是否符合要求。
2010-7
第三节 锅炉寿命管理
小节：本课主要对锅炉运行与锅炉 使用寿命的关系进行简单分析和提 出延长寿命的建议。
第二节 锅炉金属高温性能
蠕变断裂 在蠕变过程中，金属晶粒之间不断
重新排列，最终导致晶粒之间出现微 裂纹并沿晶界发展，形成晶间断裂， 最后导致金属部件脆性断裂。
第二节 锅炉金属高温性能
影响蠕变和持久强度的因素 钢的抗蠕变能力和持久强度（一般统
称为热强性 主要因素有：冶金质量、晶粒度、热处
理、金相组织、机械加工、运行过程中温 度的波动等
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ２）蠕变破坏：承压部件在发生蠕变的 温度下长期运行时，逐步发生不断积累 的塑性变形，当变形超过时发生破裂， 裂口附近有诸多氧化层。
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ３）脆性破坏：部件在较低应力状态下 发生突然的断裂破坏。破坏后无明显伸 长变形，裂口齐平，呈金属光泽，且与 主应力方向垂直，有指向裂口的辐射状 裂纹。
１８Ｃｒ－８Ｎｉ奥氏体 不锈钢 高铬不锈钢
Ｃ值 ２２ １８
２４～ ２５
第二节 锅炉金属高温性能
列子说明 过热器工作温度为５１０℃，长期 超过１０℃运行，则对其寿命损耗估 算如下：
（２７３＋５１０）（２０＋Ｉｇτ１ ）＝ （２７３＋５２０）（２０＋Ｉｇτ２ ）
τ１／ τ２≈０．５６
第二节 锅炉金属高温性能
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉高温金属部件失效的判断
部件名称
可能产生的损坏现象
锅筒
热疲劳、应变时效、苛性脆化低周疲劳
水冷壁 短时过热、垢下腐蚀、氧腐蚀、硫腐蚀
过热器 短时过热、长期蠕变破裂、高温氧化、
钒腐蚀、氢腐蚀、球化、石墨化、热脆
性、碳化物沿晶界析出
省煤器 磨损、氧腐蚀、硫腐蚀、热疲劳
失效特征与失效原因对照
表面脱碳
蒸汽腐蚀、高温氧化
析出石墨
石墨化
第二节 锅炉金属高温性能
一、温度对金属部件寿命的影响 拉尔逊－米勒公式
Ｔ＝（Ｃ＋Ｉｇτ）＝常数
Ｃ—与参数有关的常数 Ｔ—管壁的绝对温度 τ—锅炉管子从投入使用到遭到破坏所经历 时间
第二节 锅炉金属高温性能
钢种 Ｃ值 低碳钢 １８ 钼钢 １９
铬钼钢 ２３Fra Baidu bibliotek
钢种 Ｃｒ－Ｍｏ－Ｔｉ－Ｂ钢
第三节 锅炉寿命管理
四、锅炉寿命管理方法 按《火力发电厂金属技术监督规 程》（ＤＬ４３８－２０００）规 定进行检验、更换或报废。
锅炉 操作
锅炉受热面寿命预测方法简介
技能
目的：按锅炉水冷壁、过热器、省煤器、 主蒸汽管道等不同类型，以及主要失效方 式，建立寿命评估模型，预测剩余寿命， 指导生产，防止重大事故的发生。
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ４）疲劳破坏：承压部件在多次加载、 减载或脉动载荷的情况下，产生疲劳微 裂纹，最后导致破坏，因此，破口附近 有有很多微裂纹。
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ５）腐蚀破坏：金属表面均匀腐蚀或点 状腐蚀，承压部件有效厚度减薄。
第二节 锅炉金属高温性能
一、锅炉受热面用钢 １、钢材要求
钢材的机械性能 钢材要有在高温条件下长期使用的组 织结构稳定性 良好的钢材热加工、冷加工和焊接、 弯曲等工艺性能 有良好的抗氧化和抗腐蚀性能
第二节 锅炉金属高温性能
２、受热面工作特点 过热器和再热器用钢 水冷壁和省煤器用钢 空气预热器用钢
第二节 锅炉金属高温性能
第二节 锅炉金属高温性能
应力松弛 松弛与蠕变有差别也有联系，蠕变是 在恒定应力下塑性变形随时间增长的 持久增加过程，而松弛是在变形一定 的条件下随时间增长的应力减小过程， 当应力接近于零时就不在发生松弛。
第二节 锅炉金属高温性能
热疲劳 金属材料由于温度的循环变化引起的 热应力而产生的疲劳损失称热疲劳。
第二节 锅炉金属高温性能
三、运行中受热面超温的原因 及应采取的措施
１、锅炉设计方面 ２、制造、安装方面 ３、运行调整方面
第三节 锅炉寿命管理
一、基本概念 １、寿命及寿命损耗 ２、造成锅炉寿命损耗的因素
疲劳、蠕变、腐蚀、磨损 ３、寿命评估的主要对象 ４、锅炉寿命管理
第三节 锅炉寿命管理
锅炉寿命管理是锅炉安全管理的重 要组成部分，其内容包括：
锅炉寿命分析是一项非常复杂的 逻辑研究，需要实践与科学相结合。
二、受热面短期过热和长期过热爆管 １、短期过热：锅炉受热面内部工
质短时间换热状况严重恶化时，壁温 急剧上升，使钢材强度大幅度下降， 引起爆裂。
第二节 锅炉金属高温性能
二、受热面短期过热和长期过热爆管 １、长期过热：锅炉受热面由于热
偏差、水动力偏差或结垢、堵塞、错 用钢材等原因，管内工质换热较差， 金属长期处于幅度不很大的超温状态 运行，发生蠕变而破裂。
一、锅炉可靠性管理
２、状态定义 １）在使用 ２）可用 ３）运行 ４）备用 ５）不可用 ６）计划停用 ７）非计划停用
一、锅炉可靠性管理
非计划停用紧迫程度分类： Ⅰ类指设备立即停运； Ⅱ类指设备虽然不需立即停运，但需在６
ｈ以内停运； Ⅲ类指设备可延迟６ｈ后７２ｈ前停运；
Ⅳ类设备７２ｈ后，但需在下次计划停 运状态； Ⅴ类指设备处于计划停运的机组因故超过 原定计划期限的延长停运状态。
损坏特征
损坏原因
破口大且边沿锐利
短时过热
破口处壁厚无明显变化 材料缺陷
破口处管子周长明显增长 短期过热
破口处管子周长增长不多 长期过热蠕变、材料缺陷
大量纵向裂纹且有氧化皮 长期过热、材料缺陷
脆性脆裂
热脆性、石墨化、苛性脆化
晶间断裂
长期过热蠕变、蒸汽腐蚀、氧腐蚀
珠光体球化
长期过热
珠光体消失
蒸汽腐蚀、氢损坏
第二节 锅炉金属高温性能
石墨化 钢在高温长期运行中，由于原子活动 能力的增强，渗碳体会分解出游离碳， 以石墨方式析出并不断扩大，从而形成 石墨夹杂现象，称为石墨化。
第二节 锅炉金属高温性 能
五、受热面的失效分析
现场调查 残骸分析 试验鉴定 综合分析
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 １）塑性破坏：破坏后一般管壁都有明 显拉长，不发生碎裂，断口呈暗灰色， 纤维状，无金属光泽，断口不平整，与 主应力方向呈４５○夹角。
造成热疲劳的主要内部因素是：温度 差！
第二节 锅炉金属高温性能
热脆性 金属材料由于高温和应力的长期作 用下而产生冲击韧性下降的现象。
在高温和应力作用下的时间越 长，热脆性就越明显。
第二节 锅炉金属高温性能
四、高温用钢的组织稳定性 １、珠光体球化 钢在高温和应力的长期作用下，珠
光体中的片状渗碳体将逐渐变为球状， 并且聚集加大，这种现象称为珠光体 球化
温度对金属温度的影响。高温下，金属原子 结合力下降的同时，组织结构也发生变化， 使金属的高温机械性能，特别是高温强度和 塑性显著下降。
第二节 锅炉金属高温性能
蠕变。
Ｄ
ｔ＝常数
变形量 σ＝常数
第一阶段
第二阶段 第三阶段 时间
ｏａ瞬时变形阶段 ａｂ蠕变减速阶段 ｂｃ蠕变等速阶段 Ｏｄ蠕变加速阶段 ｄ断裂点
锅炉管理专业人员培训
主讲：王和平
特设课程
锅炉可靠性管理和锅炉寿命
一、锅炉可靠性管理 是对设备进行全过程管理的一个重要部分和
重要手段，它可以揭示出影响生产工作质 量链条某一个环节上的缺陷，分析这种缺 陷影响的程度， 从而研究采取改进对策， 提供切实的依据。
第一节 锅炉可靠性管理
一）可靠性管理中锅炉主机的状态 划分、定义和性能指标 １、机组状态
２、辅机状态划分
运行
可用状态
状态
备用
划分
大修
计划停运 小修
不可用状态
定期维护
非计划停运
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
３、状态含义
运行
备用
计划停运
非计划停运
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
４、辅机可靠性指标 可用系数、运行系数、计划停运系数、非 计划停运系数、平均连续运行小时、故障 率等等
一、锅炉可靠性管理
３、可靠性管理指标 计划停运系数
非计划停运系数 运行系数 机组降出力系数 非计划停运率 强迫停运率 平均计划停运间隔时间 平均计划停运持续小时 平均连续运行可用小时 等等
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
１、统计范围 磨煤机及其电动机 送风机及其电动机 引风机及其电动机
二、锅炉主要辅机可靠性统计范围及内容
ａ、运行人员按操作规程进行操作，建立 寿命损耗的概念。 ｂ、关键部位安装寿命监测系统。 ｃ、建立技术档案，拟定检修计划。 ｄ、按规定进行无损或有损检测。 ｅ、接近寿命终结时，进行破坏性试验。
第三节 锅炉寿命管理
二、锅炉寿命与强度 １、内压应力 ２、热应力 ３、高温蠕变与持久强度
第三节 锅炉寿命管理
锅炉
全出力运行
操作 技能
运行 降出力运行
计划降低出力运行 非计划降出力运行
在使用
可用
全出力备用
备用 降出力备用
计划降出力备用 非计划降出力备用
机组状态 停用
不可用
计划停用 非计划停用
大修停运 小修停运 节日和公用系统检修停运
第1类非计划停运 第2类非计划停运 第4类非计划停运 强迫停运
第3类非计划停运 第5类非计划停运
2010-7
锅炉 操作
管道蠕变寿命预测
技能
以持久强度为主的寿命预测
解决下列问题：1、钢管在长期运行后室温 力学性能是否满足性能的要求；
2、钢管在长期运行后组织性质状态如何； 3、确定强度储备系数是否符合要求。
2010-7
第三节 锅炉寿命管理
小节：本课主要对锅炉运行与锅炉 使用寿命的关系进行简单分析和提 出延长寿命的建议。
第二节 锅炉金属高温性能
蠕变断裂 在蠕变过程中，金属晶粒之间不断
重新排列，最终导致晶粒之间出现微 裂纹并沿晶界发展，形成晶间断裂， 最后导致金属部件脆性断裂。
第二节 锅炉金属高温性能
影响蠕变和持久强度的因素 钢的抗蠕变能力和持久强度（一般统
称为热强性 主要因素有：冶金质量、晶粒度、热处
理、金相组织、机械加工、运行过程中温 度的波动等
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ２）蠕变破坏：承压部件在发生蠕变的 温度下长期运行时，逐步发生不断积累 的塑性变形，当变形超过时发生破裂， 裂口附近有诸多氧化层。
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉承压受热面金属失效方式 ３）脆性破坏：部件在较低应力状态下 发生突然的断裂破坏。破坏后无明显伸 长变形，裂口齐平，呈金属光泽，且与 主应力方向垂直，有指向裂口的辐射状 裂纹。
１８Ｃｒ－８Ｎｉ奥氏体 不锈钢 高铬不锈钢
Ｃ值 ２２ １８
２４～ ２５
第二节 锅炉金属高温性能
列子说明 过热器工作温度为５１０℃，长期 超过１０℃运行，则对其寿命损耗估 算如下：
（２７３＋５１０）（２０＋Ｉｇτ１ ）＝ （２７３＋５２０）（２０＋Ｉｇτ２ ）
τ１／ τ２≈０．５６
第二节 锅炉金属高温性能
第二节 锅炉金属高温性能
１、锅炉高温金属部件失效的判断
部件名称
可能产生的损坏现象
锅筒
热疲劳、应变时效、苛性脆化低周疲劳
水冷壁 短时过热、垢下腐蚀、氧腐蚀、硫腐蚀
过热器 短时过热、长期蠕变破裂、高温氧化、
钒腐蚀、氢腐蚀、球化、石墨化、热脆
性、碳化物沿晶界析出
省煤器 磨损、氧腐蚀、硫腐蚀、热疲劳
失效特征与失效原因对照
表面脱碳
蒸汽腐蚀、高温氧化
析出石墨
石墨化
第二节 锅炉金属高温性能
一、温度对金属部件寿命的影响 拉尔逊－米勒公式
Ｔ＝（Ｃ＋Ｉｇτ）＝常数
Ｃ—与参数有关的常数 Ｔ—管壁的绝对温度 τ—锅炉管子从投入使用到遭到破坏所经历 时间
第二节 锅炉金属高温性能
钢种 Ｃ值 低碳钢 １８ 钼钢 １９
铬钼钢 ２３Fra Baidu bibliotek
钢种 Ｃｒ－Ｍｏ－Ｔｉ－Ｂ钢