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电站锅炉低温过热器管失效分析
电站锅炉低温过热器是保证锅炉正常稳定运行的重要设备之一，在锅炉的热力循环过程中起着平衡水和蒸汽流量、提高后级受热面温度等重要作用。然而，由于过热器内部的高温高压作用下，管子会出现高温、高压、腐蚀等因素的共同作用，容易导致管子失效而引起设备故障，对发电系统的安全和运行带来极大影响。因此，对过热器管子失效的原因进行深入研究和分析，具有理论和实践意义。
本文主要由以下几个部分组成，首先介绍电站锅炉低温过热器的基本工作原理和结构特点；接着分析导致过热器管子失效的主要因素，包括热应力、腐蚀、疲劳等；最后阐述了几个预防和控制过热器管子失效的方法，为锅炉的正常运行提供保障。
一、电站锅炉低温过热器
电站锅炉低温过热器一般位于锅炉的后段烟气通道中，是从其它受热面传来的高温高压蒸汽流过的设备。低温过热器一般由水平管和垂直管组成，水平管是从锅炉后部上方的受热面处引出蒸汽的主管道，垂直管则是在水平管的两侧纵向排列而成。此外，低温过热器的壳体固定在支撑梁上，支撑梁又固定在锅炉的框架上，形成一个整体。
在过热器内部，蒸汽从水平管中流入垂直管，在管道内部进行冷却，通过这个过程使蒸汽温度从高温状态下降至低温状态，同时提高管道内部水的温度。整个过程中，水和蒸汽在过热器内部进行热力转化，从而实现对锅炉热力循环的平衡和调节，保证锅炉稳定运行。
二、过热器管子失效的原因分析
2.1热应力
过热器管子在高温、高压的工作环境下，容易出现热应力的情况。热应力是由于管子内部热胀冷缩、热传导引起的应力变形，在工作状态持续一定时间后，会导致管子材料中的裂纹形成和扩展。热应力问题一般受到机械和热传导两个方面的因素影响。机械因素包括为管子施加的任何其他应力、管子的几何参数、材料强度等，热传导因素包括管子在过程中的热流量、表面温度和热扩散系数等。在实际生产过程中，过热器管子内的热应力一般是由锅炉负荷的波动、调整等因素引起，特别是锅炉大功率变化过程中，管子内部会出现大幅度的热应力，而产生疲劳性损伤。
2.2腐蚀
过热器管子在长时间的高温高压环境下容易产生腐蚀。锅炉水中的氧化物、氧气、氯离子等物质容易与管子中的材料发生化学反应，产生氧化、分解和腐蚀现象。这种腐蚀主要包括高温氧化、高温腐蚀和辐照腐蚀。在高温氧化过程中，由于管子的材料中含有许多合金元素，这些元素会和水中的氧化物发生反应，产生一层稳定的氧化物层保护管壁;在高温腐蚀过程中，水中的氯离子会与管壁中的铬元素反应，从而形成一种可溶性的杂质氯化铬，这会使管壁的铬元素丧失，进而导致管壁的腐蚀损伤;而在辐照腐蚀过程中，管壁所处的放射性环境中的中子、γ射线等都会对管壁中的材料产生变化，从而导致管壁的腐蚀损伤。对于过热器管子来说，腐蚀呈现出主要发生在管子内侧壁的特点，对管子的带压强度影响较小，但会导致管子的壁厚变薄、形成小孔，进而可能导致管子破裂，危及锅炉的安全和稳定运行。
2.3疲劳
过热器管子在长时间的汽水循环过程中容易发生疲劳的损伤。疲劳是管道材料在经历多次载荷循环后，会出现裂纹、毛刺、龟裂等管道表面缺陷，加速管道的老化和失效。这种疲劳主要包括极限可塑性疲劳、疲劳裂纹扩展、中间裂纹扩展、蠕变疲劳等不同类型。疲劳问题主要受到管子内部动态载荷、管子材料的疲劳强度、工作环境中的物理变化等因素的影响。在电站锅炉低温过热器的实际工程应用中，疲劳问题往往是由于管子的内部流量、压力的突然变化、应力集中等因素导致的，而疲劳问题的发生，先会在管壁表面出现裂纹，经过多次循环后，裂纹在管壁中逐渐扩大，最终导致管子的失效。
三、预防和控制过热器管子失效的方法
为了避免过热器管子失效，保障锅炉的稳定运行，需要对不同类型的失效原因采取不同的预防和控制措施。如下所示:
3.1热应力
为了避免热应力带来的影响，需要采取以下管理措施:
(1)优化电站锅炉的调控方式，控制大功率波动，降低锅炉负荷变化对于管道运行的影响。
(2)提高管子的材料质量、壁厚等参数，增强管子的承载能力，避免热应力集聚。
(3)加强管道的定时或不定期检查，及时发现管道内的裂纹和变形等问题并加以处理。
3.2腐蚀
为了避免腐蚀带来的影响，可以采取以下管理措施:
(1)通过良好的水处理、化学添加和水的循环管理等措施来控制水中的氧化物、氧气、氯离子等化学物质的含量。
(2)选用经济实用、性能优异的过热器管子材料，如加入少量的铝、钼等元素，来提高过热器管子的抗高温、抗腐蚀能力。
(3)定期对过热器管道的内部壁面进行清洁、防腐处理，以减少腐蚀发生的可能性。
3.3疲劳
针对疲劳问题，需采取以下管理措施:
(1)加强对过热器管道运行过程的监测，尽可能减小管道的内部流量、压力突变，以减小管道的疲劳程度。
(2)增加过热器管道的壁厚度，在一定程度上提高管线的承载能力，改善疲劳强度。
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