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摘要：随着社会科技的不断发展，人们对于能源的获取方式还有利用已经发生了天翻地覆的变化，时至今日可以说电力资源的使用已经成为了人们不可缺的能源。为了能够给人们提供稳定的电力能源，各种发电厂起着重要的作用，其中火力发电厂已经是重要的发电地点之一。而火力发电厂当中的高温过热器则是核心之一，人们对它的关注从来没有减少。
关键词：火力发电厂 高温过热器 失效 寿命评估
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：
火力发电厂是人们最主要的电力能源提供地点之一，其中最重要的操作机器可以说是电站锅炉，而电站锅炉当中过热器又是最主要的运行设备，但是由于高温或者是工作条件相对恶劣等种种原因，过热器在运行的过程当中经常会发生爆管一类的事故，当过热器发生故障的时候，机组的安全运行也就失去了保障，而且还会消耗大量无谓的能量。
过热器的运作原理其实并不复杂，就是利用烟气所产生的热量来加热饱和蒸汽，而高温加热器却是一般都会布置在炉膛的高温烟区进行运作，这些高温加热器一般指的是屏式过热器或者是高温对流过热器。
正如左图所表示的一样，加热器的内部有高温蒸汽作为构件，而外部则是高温烟气，这样的工作环境可以说已经是非常简单的。特别是对于大容量机组来说，因为它不仅机组本身的内外两个部分都要承受很高的蒸汽压力，而且两者还要同时的承受烟气腐蚀和高温蒸汽腐蚀的危害。在锅炉运作的时候会对内部很多因素产生影响，这些影响对于过热器的运行参数会有复杂而巨大的影响，这些因素包括了燃料品质、负荷还有机组太过于频繁的启动和停止，这些因素共同作用之下，让过热器失效的速度加快。
一、高温过热器失效的影响因素
导致供温过热器失效的影响因素有很多，但是有几种最是经常也是最明显的影响因素，包括蠕变、疲劳、劳损还有腐蚀这四种方式。
1、蠕变对高温过热器的影响
所谓蠕变的影响指的是过热器的当中由金属材料组成的部件因为过热器本身不断的高温工作，在这样的条件之下发生了永久变形的行为。我们知道，过热器的工作温度一般来说都是在540摄氏度以上，有的时候甚至会高达600摄氏度。而钢材在温度大概是350摄氏度的时候就会产生蠕变的现象，在这样的工作环境之下，发生蠕变其实是很正常的事情，所以高温蠕变损伤其实对管道影响很普遍，也是它失效的一个重要因素。
2、疲劳对高温过热器的影响
一般来说，金属材料在经过反复交变的载荷作用之后会逐渐的失去本身的一些特性，这样之后金属的作用就会慢慢的失去。高温过热器的机组启动或者是变荷运行的时候，过热器的内部会产生剧烈的变动，这些变动的源头来自于蒸汽压力还有内部温度的变化还有波动，在这种时候过热器的内部需要承受着反复的交变应力，这样的变化直接的导致管道金属的疲劳寿命有剧烈的损耗。因为过热器的管道构造一般都是比较薄的，所以它管道壁的内外温度相差并不大，所以产生的热应力也比较小，所以说热应力造成的疲劳失效对高温过热器的影响基本小到可以忽略不计。
3、磨损对高温过热器的影响
磨损指的是由于高温过热器的烟气当中通常会携带固体颗粒，然后在流过受热面的时候因为速度过快对壁管撞击造成了磨损。过热器的外表面因为长期的暴露在高温烟道当中，而这样每天有大量的烟气经过，并且携带颗粒对管道外表面造成很大程度的磨损伤害。除此之外，还有存在一定量的飞灰沉积在管道的表面，这样子就直接的导致了传热热阻数值的增大，炉内传热功能弱化，过热器在这些部分就会有高温的现象，局部的超温也对过热器使用有很大影响。这些烟尘会对管壁产生腐蚀的作用让管壁不断的变得薄，这样使用的寿命也会急剧缩短，引起管道的失效。
4、腐蚀对高温过热器的影响
过热器的腐蚀影响分为外部腐蚀还有内部腐蚀这两个部分。其中外部腐蚀主要是因为管壁之外的高温粘结性灰层，这些灰层的结构很复杂，其中存在着低熔点的复合硫酸盐。一般情况下这些硫酸盐在550到710摄氏度的时候会融化成为液态形状，这种液状物质会对管壁的外部有腐蚀的作用。而管壁内部的腐蚀原因是由于高温蒸汽产生造成的。蒸汽在接近400摄氏度的时候，如果有铁触煤的帮助就会发生分解，蒸汽分解之后会产生氧原子，这些氧原子会跟铁原子结合在管道的内壁部分产生均匀的氧化层，这些氧化层会腐蚀管壁内部，让管壁变薄。而且氧化层的作用不仅于此，它还会影响到管壁的传热效果，这个时候管壁的工作温度会逐渐的升高，形成一个恶性循环。
从上面的叙述我们可以知道，高温蠕变对管道失效的影响其实是最大的，其次就是管道的内壁腐蚀、外壁磨损，这些会是管道壁不断变薄，因为管壁需要承受的应力不断增大，失效的速度也相应的加快。另外，不能忽略的是管子的材质质量、安装方式还有锅炉的启停次数是否合理都会对管道失效有影响。
二、高温过热器寿命评估理论
1、计算依据
由上面我们可以知道，对于高温过热器寿命影响最大的是由于蠕变引起的原因，所以其实对于高温过热器寿命的评估其实在很大的程度上面是对于蠕变寿命的评估。对于蠕变寿命的计算我们首先采取的是拉森-米勒公式进行运算，这个公式计算的对象是金属在一定的温度还有应力之下的蠕断时间，这个计算出来结果之后用罗宾逊公式对高温蠕变损耗进行计算然后对其数值取百分数，如果这个百分数值接近1也就意味着它的寿命开始变得很短，安全性很低。在进行蠕变计算的时候，我们需要对其中的一些条件进行一定的假设，例如我们要把流体管里面的工质流动假设为是一种稳定的流动，因为工质压力的原因导致的径向应力是管壁最直接承受的应力，管道之内的氧化层分布是均匀的而且还会随着温度线性变化而变化，在这种假设的条件之下，我们的计算会有很大的便利。
左图所表示的是拉森-米勒公式。
2、管子温度确定
其实我们能够对管子的温度以直接测量的方式得到，也可以利用由多次实验总结出来的公式进行预算，本文采取的计算方法是准确度比较高的内氧化层厚度法。
要进行管子的寿命评估，不管管子运行的时候环境是处于什么温度还有应力，在这样客观的条件之下运行了多长的时间其实都能够和其中一种情况视为等同，这种情况就是在一个固定温度还有特定应力之下的运行时间，这个固定温度我们就可以当作是测量时候的运行温度。
3、确定管子承受应力
在去顶管子承受应力的时候，我们需要考虑到的只是一点，就是承受工质内压的时候管子处于什么情况。我们可以根据工质压力、管子外径还有管壁的厚度。经过计算管壁的温度还有管子承受应力的程度，我们就能够计算管子在一定温度还有应力之下的蠕断时间。
我们先对工质压力的数值进行一个假设，也就是当管子处于额定负荷之下承受的工质压力来作为恒定的工质压力，这样更加方便计算管壁的应力，而且还能够让计算变得更加简单而且安全。
在经过了种种的分析还有探讨之后，我们能够得出这样的结论，高温过热器的失效原因主要是来自于高温蠕变，蠕变所引起的失效是导致锅炉事故的重要原因。我们对受热面进行寿命的评估，評估之后能够对电厂在制定锅炉检修计划还有维护计划的时候作一个指导工作，让锅炉的检修变得更加具有针对性。以往我们在检修的时候总是盲目的大面积扫描，这样的后果就是严重的经济损失还有高额的检修费用，有针对性的扫描之后能够解决这方面的问题。
参考文献：
[1].顾山.超临界机组锅炉过热器和再热器炉内壁温在线监测[J].热力发电.2008（4）
[2].杨淑红、郭福祥.电站锅炉过热器的失效分析和寿命评估[J].电力学报.2010（6）
[3].陈国宏.由内壁氧化层度评测过热器管道的剩余寿命[J].河南科技大学学报.2009（5）
作者简介：刘东辉（1980-），男，汉族，山西大同人，主管，助理工程师，从事火力发电厂金属技术监督试验工作。
关键词：火力发电厂 高温过热器 失效 寿命评估
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：
火力发电厂是人们最主要的电力能源提供地点之一，其中最重要的操作机器可以说是电站锅炉，而电站锅炉当中过热器又是最主要的运行设备，但是由于高温或者是工作条件相对恶劣等种种原因，过热器在运行的过程当中经常会发生爆管一类的事故，当过热器发生故障的时候，机组的安全运行也就失去了保障，而且还会消耗大量无谓的能量。
过热器的运作原理其实并不复杂，就是利用烟气所产生的热量来加热饱和蒸汽，而高温加热器却是一般都会布置在炉膛的高温烟区进行运作，这些高温加热器一般指的是屏式过热器或者是高温对流过热器。
正如左图所表示的一样，加热器的内部有高温蒸汽作为构件，而外部则是高温烟气，这样的工作环境可以说已经是非常简单的。特别是对于大容量机组来说，因为它不仅机组本身的内外两个部分都要承受很高的蒸汽压力，而且两者还要同时的承受烟气腐蚀和高温蒸汽腐蚀的危害。在锅炉运作的时候会对内部很多因素产生影响，这些影响对于过热器的运行参数会有复杂而巨大的影响，这些因素包括了燃料品质、负荷还有机组太过于频繁的启动和停止，这些因素共同作用之下，让过热器失效的速度加快。
一、高温过热器失效的影响因素
导致供温过热器失效的影响因素有很多，但是有几种最是经常也是最明显的影响因素，包括蠕变、疲劳、劳损还有腐蚀这四种方式。
1、蠕变对高温过热器的影响
所谓蠕变的影响指的是过热器的当中由金属材料组成的部件因为过热器本身不断的高温工作，在这样的条件之下发生了永久变形的行为。我们知道，过热器的工作温度一般来说都是在540摄氏度以上，有的时候甚至会高达600摄氏度。而钢材在温度大概是350摄氏度的时候就会产生蠕变的现象，在这样的工作环境之下，发生蠕变其实是很正常的事情，所以高温蠕变损伤其实对管道影响很普遍，也是它失效的一个重要因素。
2、疲劳对高温过热器的影响
一般来说，金属材料在经过反复交变的载荷作用之后会逐渐的失去本身的一些特性，这样之后金属的作用就会慢慢的失去。高温过热器的机组启动或者是变荷运行的时候，过热器的内部会产生剧烈的变动，这些变动的源头来自于蒸汽压力还有内部温度的变化还有波动，在这种时候过热器的内部需要承受着反复的交变应力，这样的变化直接的导致管道金属的疲劳寿命有剧烈的损耗。因为过热器的管道构造一般都是比较薄的，所以它管道壁的内外温度相差并不大，所以产生的热应力也比较小，所以说热应力造成的疲劳失效对高温过热器的影响基本小到可以忽略不计。
3、磨损对高温过热器的影响
磨损指的是由于高温过热器的烟气当中通常会携带固体颗粒，然后在流过受热面的时候因为速度过快对壁管撞击造成了磨损。过热器的外表面因为长期的暴露在高温烟道当中，而这样每天有大量的烟气经过，并且携带颗粒对管道外表面造成很大程度的磨损伤害。除此之外，还有存在一定量的飞灰沉积在管道的表面，这样子就直接的导致了传热热阻数值的增大，炉内传热功能弱化，过热器在这些部分就会有高温的现象，局部的超温也对过热器使用有很大影响。这些烟尘会对管壁产生腐蚀的作用让管壁不断的变得薄，这样使用的寿命也会急剧缩短，引起管道的失效。
4、腐蚀对高温过热器的影响
过热器的腐蚀影响分为外部腐蚀还有内部腐蚀这两个部分。其中外部腐蚀主要是因为管壁之外的高温粘结性灰层，这些灰层的结构很复杂，其中存在着低熔点的复合硫酸盐。一般情况下这些硫酸盐在550到710摄氏度的时候会融化成为液态形状，这种液状物质会对管壁的外部有腐蚀的作用。而管壁内部的腐蚀原因是由于高温蒸汽产生造成的。蒸汽在接近400摄氏度的时候，如果有铁触煤的帮助就会发生分解，蒸汽分解之后会产生氧原子，这些氧原子会跟铁原子结合在管道的内壁部分产生均匀的氧化层，这些氧化层会腐蚀管壁内部，让管壁变薄。而且氧化层的作用不仅于此，它还会影响到管壁的传热效果，这个时候管壁的工作温度会逐渐的升高，形成一个恶性循环。
从上面的叙述我们可以知道，高温蠕变对管道失效的影响其实是最大的，其次就是管道的内壁腐蚀、外壁磨损，这些会是管道壁不断变薄，因为管壁需要承受的应力不断增大，失效的速度也相应的加快。另外，不能忽略的是管子的材质质量、安装方式还有锅炉的启停次数是否合理都会对管道失效有影响。
二、高温过热器寿命评估理论
1、计算依据
由上面我们可以知道，对于高温过热器寿命影响最大的是由于蠕变引起的原因，所以其实对于高温过热器寿命的评估其实在很大的程度上面是对于蠕变寿命的评估。对于蠕变寿命的计算我们首先采取的是拉森-米勒公式进行运算，这个公式计算的对象是金属在一定的温度还有应力之下的蠕断时间，这个计算出来结果之后用罗宾逊公式对高温蠕变损耗进行计算然后对其数值取百分数，如果这个百分数值接近1也就意味着它的寿命开始变得很短，安全性很低。在进行蠕变计算的时候，我们需要对其中的一些条件进行一定的假设，例如我们要把流体管里面的工质流动假设为是一种稳定的流动，因为工质压力的原因导致的径向应力是管壁最直接承受的应力，管道之内的氧化层分布是均匀的而且还会随着温度线性变化而变化，在这种假设的条件之下，我们的计算会有很大的便利。
左图所表示的是拉森-米勒公式。
2、管子温度确定
其实我们能够对管子的温度以直接测量的方式得到，也可以利用由多次实验总结出来的公式进行预算，本文采取的计算方法是准确度比较高的内氧化层厚度法。
要进行管子的寿命评估，不管管子运行的时候环境是处于什么温度还有应力，在这样客观的条件之下运行了多长的时间其实都能够和其中一种情况视为等同，这种情况就是在一个固定温度还有特定应力之下的运行时间，这个固定温度我们就可以当作是测量时候的运行温度。
3、确定管子承受应力
在去顶管子承受应力的时候，我们需要考虑到的只是一点，就是承受工质内压的时候管子处于什么情况。我们可以根据工质压力、管子外径还有管壁的厚度。经过计算管壁的温度还有管子承受应力的程度，我们就能够计算管子在一定温度还有应力之下的蠕断时间。
我们先对工质压力的数值进行一个假设，也就是当管子处于额定负荷之下承受的工质压力来作为恒定的工质压力，这样更加方便计算管壁的应力，而且还能够让计算变得更加简单而且安全。
在经过了种种的分析还有探讨之后，我们能够得出这样的结论，高温过热器的失效原因主要是来自于高温蠕变，蠕变所引起的失效是导致锅炉事故的重要原因。我们对受热面进行寿命的评估，評估之后能够对电厂在制定锅炉检修计划还有维护计划的时候作一个指导工作，让锅炉的检修变得更加具有针对性。以往我们在检修的时候总是盲目的大面积扫描，这样的后果就是严重的经济损失还有高额的检修费用，有针对性的扫描之后能够解决这方面的问题。
参考文献：
[1].顾山.超临界机组锅炉过热器和再热器炉内壁温在线监测[J].热力发电.2008（4）
[2].杨淑红、郭福祥.电站锅炉过热器的失效分析和寿命评估[J].电力学报.2010（6）
[3].陈国宏.由内壁氧化层度评测过热器管道的剩余寿命[J].河南科技大学学报.2009（5）
作者简介：刘东辉（1980-），男，汉族，山西大同人，主管，助理工程师，从事火力发电厂金属技术监督试验工作。