当前位置: 首页 » 行业资讯 » 技术资料 » 正文

20碳钢热态飞灰冲刷磨损性能的试验研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-10  来源:中国无缝钢管网  浏览次数:133
核心提示:  20碳钢热态飞灰冲刷磨损性能的试验研究赵宪萍,孙坚荣,邹辉荣(上海电力学院动力工程系,上海200090)冲刷磨损的规律。试验结果表明,20碳钢在该温度范围内,首先随着温度的升高,相对磨损量减小,当

  20碳钢热态飞灰冲刷磨损性能的试验研究赵宪萍,孙坚荣,邹辉荣(上海电力学院动力工程系,上海200090)冲刷磨损的规律。试验结果表明,20碳钢在该温度范围内,首先随着温度的升高,相对磨损量减小,当达到一临界温度后,则随着温度的升高,相对磨损量增大。试验数据处理采用了2种方法。用多项式非线性回归,得出可计算磨损量的计算式,并可求得其临界温度。用二元线性分段回归,得出了临界点前后的温度指数和速度指数,可以此来表征临界点前后温度与速度对磨损的影响。数据处理中,考虑了热态试验过程中,金属被氧化而增加的重量。

  1前言20碳钢属优质碳素钢,其成分含量为:C基金项目:华东电力集团公司科研项目(E9550);电力教育基金530C以下具有满意的抗氧化性能,工艺性能良好,价格低廉,一般用于壁温<450C的导汽管,联箱,壁温<500C的受热面。是电厂低温段受热面的常用钢材。电厂锅炉尾部受热面省煤器的制造材料便是20碳钢。由于20碳钢在高温下长期运行会发生珠光体球化和石墨化,使其强度下降,所以一般设计运行时间为几万小时。但往往实际运行时间少于设计值。其原因主要是飞灰以一定的速度冲刷管壁,引起磨损,使管壁变薄,机械强度下降所致,磨损严重时,甚至只有几千小时的寿命。据有关方面统计,燃煤电厂锅炉因省煤器被磨损而引起泄露的爆管事故占总事故的50%以上,严重地影响电厂运行的安全性与经济性。

  冲蚀磨损是多种磨损机制综合作用的结果,其过程是复杂的:它与粒子冲刷速度,灰粒浓度,灰粒成份,灰粒粒度,冲刷角度,环境温度,气流的气氛及被冲刷材料的性能等诸多因素都有很大的关系,任何一个因素的变化,都会引起磨损量的改变,有关这些因素对磨损的影响,笔者在文己有论述,本文不再赘述。由于影响因素众多且相互交错,使得研究只能在一定的条件下进行,且以试验研究为主要手段。过去的研究多以冷态研究居多,近年人们才重视温度对磨损影响的重要性。许多磨损过程是在热态时发生的,而热态下材料的性能以及表面氧化膜的形成情况等与对材料的抗磨损性能有很大的关系,国外有一些有关研究和讨也4‘5 9,但是,针对电厂锅炉材料的研究却极少。因此,本文研究20碳钢在不同温度下的磨损性能对于电厂锅炉的防磨研究,延长省煤器的使用寿命,提高锅炉运行的可靠性和经济性具有一定的实用意义和价值。

  笔者在专门新建的热态飞灰磨损试验装置上进行了完整的、系统的试验研究。试验温度为200C~ 550C.试件称重在试验时进行。冲刷试验后的试件均放在干燥器皿中冷却至常温时才取出称重,以免空气中水分的凝结使重量加。另外,还考虑了试验过程中试件在热态下被氧化而导致重量加对称重的影响。使得数据的测取更为准确。(mg/g),即相对于每克灰磨掉的金属量(mg)。

  2.2试验工况的拟定120m/s时,试件及气流温度控制在200t250进行试验。

  即每一个速度下做8个温度工况,共做了24个工况点。

  试验所用灰样均取自杨树浦电厂。灰的平均粒径为113.5m.试件材料为20碳钢,试件尺寸为4的圆片。

  2试验系统及工作过程3试验结果及试验数据处理由试验数据可知,试件质量相对磨损量△/随着温度的升高是先减少后大,其间存在一个临界点,而试件质量相对磨损量△/随粒子速度Ws的大而加。为了即能表示其磨损规律,又可知其临界温度,为此,试验所得24组数据采用下面2种数学方法进行处理。

  3.1多项式非线性曲线拟旮2设热态飞灰冲蚀磨损数学式为:粒子速度,m/s;3为试件温度,t 20碳钢的试验数据计算各回归系数为:器;21―旁路热态飞灰冲刷磨损试验系统图因为电厂锅炉受热面的金属材料都属韧性材料,所以试验段中气流的冲刷角度设定为30(韧性材料30冲刷角磨损量zui大)。试件的加热采用专门设计的小电炉进行。以保证试件达到试验工况所要求的温度,试件中心有温度测点。温度测量均用铠装热电偶,温度控制采用可控硅温度控制仪。试件在试验前用1/10000g精度的天平称重记录,冲刷试验后的试件则放入干燥器皿中冷却至常温时才取出称重,则失重量为(g)。另外,考虑试验过程中试件在热态下被氧化而导致重量加的量为△g(g),所以,磨损的真正失重量Ag=Ag+Ag并且计算出在3个各自平均粒子速度下磨损量△/随着温度t3加由下降到上升所对应的温度转变,即临界温度:因此获得20碳钢在温度为(200 ~550C)时,飞灰冲蚀磨损的通用计算模型:多项式非线性曲线拟合回归曲线见,由试验结果可以明显看出20碳钢在330到3间磨!损率zui小,c其点温度与冲刷<速度商blish系g式ouse.Allrightsreserved. 3.2二元线性回归分段分析法:在常温下冲蚀磨损的数据建模的理论基础上,根据温度因素对冲蚀磨损的影响的理论分析,现把热态下飞灰冲蚀磨损的数学模型定为采用二元线性回归的方法分段来处理试验数据。以临界温度为分界点,把试验温度范围(200~550 C)划分为2个温度区间分别进行试验数据二元线性回归处理。其具体方法见文。

  其回归出热态下飞灰冲刷磨损量的通用计算式为:二元分段线形回归曲线见。

  3.3粒子速度Ws的确定由于粒子速度Ws是难以测量的,所以用由气一固两相理论推导出的迭代计算式11进行计算:加速管出口截面计算得出并经过温度、压力的修正;Wg为灰粒子的沉降速度,m/s. 4试验结果分析与讨论关。冲刷速度愈大,则临界点出现的温度愈低。在临界点温度之前,其相对磨损率受温度的影响,以温度指数为一0.801967的规律下降,临界点温度以后,其相对磨损率以温度指数为2. 66451的规律上升,显然,临界点以后磨损率大较快(见)。分析其原因,在临界点温度之前,氧化膜起到了保护基体的作用,磨损量减小;然而,临界点温度以后,由于氧化膜的脱落,导致磨损量急剧大。

  冲刷速度对磨损的影响总是速度越大,磨损率越大,并以指数规律长。但随着温度的升高,其速度指数减小。在临界点温度之前,速度指数为1.24015(见)临界点温度以后,速度指数为1.0347.显然,随着温度的升高,速度对磨损的影响减弱。

  本试验中,试件的磨损量采用称重法计量。试件在试验过程中,在不同的温度下,会形成不同厚度的氧化膜,而金属由于吸收氧气会使其重量加。所以,为了得到准确的磨损失重量,必须考虑氧化膜的重量。上海电力学院学报(ournal etal)不同温度下金属氧化膜对灰磨损性能的影响(Effectofmetaloxidefilmatdifferent岑可法,樊建人,池作和等(CenKefaFanianrenChiZhuohe,etal)锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理赵宪萍(1956~),女,教授,从事飞灰冲蚀磨损的研究。

  (责任编辑贾瑞君)

 
 
[ 行业资讯搜索 ]  [ ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]

 
0条 [查看全部]  相关评论

 
推荐图文
推荐行业资讯
点击排行
关闭