锅炉炉管内壁氧化膜壁厚的测量

　　锅炉受热面管子长期在高温和介质等的作用下,逐渐形成了氧化膜,这层氧化膜一方面减少管壁有效厚度,更主要的是使管子传热性能变差,造成管子过热,改变金属组织结构,降低金属机械性能,最终造成爆管,导致机组非计划停运,因此锅炉受热面管内壁氧化膜测量具有十分重要的意义。

　　1　炉管内壁氧化膜测量的应用

　　1.1　炉管内壁氧化膜测量的对象

　　氧化膜内壁测量主要应用在锅炉受热面上,尤其是过热器与再热器,这是因为与水冷壁和省煤器相比,过热器与再热器具有以下特殊之处[1]:

　　(1)由于过热器和再热器的出口工作介质的温度已达到锅炉系统中的最高温度,其受热面是锅炉中金属壁温最高的部分。

　　(2)过热器与再热器的冷却条件较水冷壁和省煤器差,这是因为亚临界以下参数的蒸汽密度较水小,特别是再热蒸汽密度更小,在相同条件下,管壁与蒸汽之间的放热系数就小,蒸汽对管壁的冷却能力差。

　　(3)过热器和再热器出口汽温随锅炉负荷的改变而改变,锅炉负荷变化时,受热面管外烟气流速和管内工作介质流速都将发生变化,管内外的对流放热系数随之改变,导致管内蒸汽吸热量改变,再热器对负荷的变化更加敏感。

　　(4)由于过热器和再热器管间的烟气流速受多种因素的影响,使得传热条件更为复杂。

　　正是因为这些不同之处,过热器和再热器内壁氧化膜较其它受热面损伤严重一些,尤其是再热器。所以氧化膜实际测量主要应用在锅炉过热器及再热器壁温较高区域(例如出口段)和蒸汽流通不顺畅之处(例如下弯头)。

　　1.2　炉管内壁氧化膜测量的应用目的

　　通过炉管内壁氧化膜的测量,可了解管子金属的有效壁厚,进行强度校核。

　　通过氧化膜厚度可以计算出部件的当量温度,对判断管子是否超温及帮助决定是否换管具有指导意义。

　　管子内壁氧化皮的生长速度与运行时间遵循一定的规律。对于碳钢而言,氧化膜增长的速度几乎是线性的;对于诸如Cr2Mo,Cr2Mo2V(如15CrMo,13CrMo44, 12CrMoV, 15CrMoV,钢102, HT7,STA22和10CrMo910等)类型的合金钢材来说,其氧化膜增长的速度与运行温度及运行时间之间存在复杂的指数关系。根据测量的受热面内壁氧化膜厚度预测管壁当量温度,用以判断管子在以往运行过程中管壁温度变化,这是基于管内壁氧化膜的生长受到超温的温度和时间,介质的成分、压力和流速,钢材的化学成分以及所形成的氧化膜的强度等诸多因素的影响。氧化膜的厚度与运行时间的关系可表示为[2]

　　利用以上公式,根据氧化皮厚度可以计算管子的当量温度。