电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法与流程

1.本发明涉及一种电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法。


背景技术：

2.电站锅炉本体部分主要由各类金属材料组成，特别是高温高压部件。亚临界锅炉低温部分主要使用低合金钢，如锰钢、低碳钢、15crmo、12cr1mov 等，炉内高温部分则用到了高合金钢，如91、tp347等。随着国内超(超) 临界大容量、高参数机组的大量使用，高等级的金属材料如tp347hfg、super304、hr3c等也广泛得到了应用。
3.为了降低电站锅炉的煤耗，最直接有效的方法就是使用高参数机组，也就必须使用耐高温的金属材料。如何保证电站锅炉金属材料的长期安全稳定运行是非常重要的课题，材料的力学性能是直接影响因素，温度和压力这两个是力学性能最重要的参数。
4.常规研究材料力学性能主要靠力学性能试验机、蠕变机等进行，用以检测金属材料常温力学性能、高温力学性能、长时力学性能等。而电站锅炉运行时，金属材料所承受的温度和压力这两个重要参数不是一成不变的，而是波动的，特别是随着机组调峰、深度调峰的影响，机组的温度和压力变化更大，所有用常规的力学性能测试得到的值也将与实际产生较大的偏差。
5.因此，有必要发明一种电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法，来测试电站锅炉材料在变参数运行时的力学性能数据，用于指导电站锅炉材料的选用和更换。


技术实现要素：

6.本专利要解决的技术问题是提供一种电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法。该方法以蠕变试验机为基础，针对选定测试部件，采集实际运行工况参数(主要采集的数据为温度和压力)，将该数据作为实验的参数，用计算机对蠕变试验机温度和拉力精准控制，进行变参数蠕变性能测试，通过进行多个时间段的测试，将测试结果与常规蠕变试验参数进行对比，得到屈服强度比和抗拉强度比，建立对比曲线，评估该部件变参数运行的影响程度，指导材料的使用与更换。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置，包括试验机，该试验机包括母夹头以及多个子夹头，子夹头可单独控制，计算机控制采用多通道技术，每一个通道可单独控制一个子夹头，每个试验装置可以挂多个试样进行试验，减少不同试验机之间的差别对结果造成的影响；
8.还包括测试系统，该测试系统同时具备读取mis温度、压力参数功能，压力参数与设计压力对比计算试验拉力功能，变参数控温功能，变参数控拉力功能等。
9.电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的测试方法，包括以下步骤：
10.s1、根据需要，选定特定机组，如长期参加调峰、运行负荷波动大、非停情况多、原因不易找的机组等，选定特定部件，如易泄露部件、老化严重部件、受吹损部件等进行试验；
11.s2、选取参加运行的试样和备品备件，按照标准要求加工试样；根据实际运行情况，按照试验时间长短；
12.s3、备品备件的试验温度为设计温度，试验拉力a为设计温度下材料的持久强度；
13.s4、运行试样的试验参数：将mis系统中的温度参数直接由计算机读取，通过温度传感器控制试验温度；
14.s5、试验参数的调取可以根据试验时间节点选择，也可选择个别时段进行循环调整；
15.s6、试验结束后，对试样做高温拉伸试验，温度选择为设计温度，得到每个试样的屈服强度和抗拉强度；
16.s7、将每个时间点运行试样结果与备品备件试样结果进行对比，计算出屈服强度比和抗拉强度比，建立对比曲线；
17.s8、将屈服强度比和抗拉强度比作为变工况运行对金属材料力学性能的影响因子；
18.s9、试验数据选择有参考价值的，对离散比较大的数据进行舍弃，剩下的同一时间节点的数据取算数平均值。
19.优选的，所述步骤s1中选取mis系统中具有代表性的运行时段，调取温度和压力参数下载。
20.优选的，所述步骤s2中每个时间节点加工5个试样；时间点的选取分别选720h和2160h，分别对应1个月和3个月。
21.优选的，所述步骤s4中压力参数与设计压力进行对比得到对比系数μ，试验拉力a1为：a1＝μa。
22.与相关技术相比较，本发明提供的电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法具有如下有益效果：
23.本发明提供电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法，该方法适用电站锅炉所有金属部件的力学性能测试，也适用于电站其他承受高温、高压部件；该方法采集实际运行参数，与实际工况符合程度高，具有很高的实用性；试验装置在原蠕变机基础上增加计算机控制系统，通过装置改造即可完成，节省费用；可通过该试验方法，大致确定当前发电机组深度调峰对设备的影响；所设计的夹头通过一台试验机挂多个试样，可使这些试样受到的温度是一样的，拉力可单独控制、也可同时控制，减少试验机的差别因素造成的试验误差，使得到的试验结果准确性、可比性均大大提高。
附图说明
24.图1为本发明提供的电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法的一种较佳实施例的方法流程示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
26.请结合参阅图1，其中，图1为本发明提供的电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法的一种较佳实施例的方法流程示意图。
27.实施例一
28.电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置，包括试验机，该试验机包括母夹头以及多个子夹头，子夹头可单独控制，计算机控制采用多通道技术，每一个通道可单独控制一个子夹头。每个试验装置可以挂多个试样进行试验，减少不同试验机之间的差别对结果造成的影响；
29.还包括测试系统，该测试系统同时具备读取mis温度、压力参数功能，压力参数与设计压力对比计算试验拉力功能，变参数控温功能，变参数控拉力功能等，用该种方法不用增加任何硬件费用，只需设计一个小的控制软件即可。
30.电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置的方法，包括以下步骤：
31.1、根据需要，选定特定机组，如长期参加调峰、运行负荷波动大、非停情况多、原因不易找的机组等，选定特定部件，如易泄露部件、老化严重部件、受吹损部件等进行试验；选取mis系统中具有代表性的运行时段，调取温度和压力参数下载；
32.2、选取参加运行的试样和备品备件，按照标准要求加工试样；根据实际运行情况，按照试验时间长短，每个时间节点加工5个试样；时间点的选取分别选720h和2160h，分别对应1个月和3个月；
33.3、备品备件的试验温度为设计温度，试验拉力a为设计温度下材料的持久强度；
34.4、运行试样的试验参数：将mis系统中的温度参数直接由计算机读取，通过温度传感器控制试验温度；压力参数与设计压力进行对比得到对比系数μ，试验拉力a1为：
35.a1＝μa
36.5、试验参数的调取可以根据试验时间节点选择，也可选择个别时段进行循环调整；
37.6、试验结束后，对试样做高温拉伸试验，温度选择为设计温度，得到每个试样的屈服强度和抗拉强度；
38.7、将每个时间点运行试样结果与备品备件试样结果进行对比，计算出屈服强度比和抗拉强度比，建立对比曲线；
39.8、将屈服强度比和抗拉强度比作为变工况运行对金属材料力学性能的影响因子；
40.9、试验数据选择有参考价值的，对离散比较大的数据进行舍弃，剩下的同一时间节点的数据取算数平均值。
41.实施例二
42.电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置，包括试验机，该试验机包括母夹头以及多个子夹头，子夹头可单独控制，计算机控制采用多通道技术，每一个通道可单独控制一个子夹头。每个试验装置可以挂多个试样进行试验，减少不同试验机之间的差别对结果造成的影响；
43.还包括测试系统，该测试系统同时具备读取mis温度、压力参数功能，压力参数与设计压力对比计算试验拉力功能，变参数控温功能，变参数控拉力功能等，用该种方法不用增加任何硬件费用，只需设计一个小的控制软件即可。
44.电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置的方法，包括以下步骤：
45.1、根据需要，选定特定机组，如长期参加调峰、运行负荷波动大、非停情况多、原因不易找的机组等，选定特定部件，如易泄露部件、老化严重部件、受吹损部件等进行试验；选
取mis系统中具有代表性的运行时段，调取温度和压力参数下载；
46.2、选取参加运行的试样和备品备件，按照标准要求加工试样；根据实际运行情况，按照试验时间长短，每个时间节点加工5个试样；时间点的选取分别选4320h和8640h，分别对应半年和一年；
47.3、备品备件的试验温度为设计温度，试验拉力a为设计温度下材料的持久强度；
48.4、运行试样的试验参数：将mis系统中的温度参数直接由计算机读取，通过温度传感器控制试验温度；压力参数与设计压力进行对比得到对比系数μ，试验拉力a1为：
49.a1＝μa
50.5、试验参数的调取可以根据试验时间节点选择，也可选择个别时段进行循环调整；
51.6、试验结束后，对试样做高温拉伸试验，温度选择为设计温度，得到每个试样的屈服强度和抗拉强度；
52.7、将每个时间点运行试样结果与备品备件试样结果进行对比，计算出屈服强度比和抗拉强度比，建立对比曲线；
53.8、将屈服强度比和抗拉强度比作为变工况运行对金属材料力学性能的影响因子；
54.9、试验数据选择有参考价值的，对离散比较大的数据进行舍弃，剩下的同一时间节点的数据取算数平均值。
55.本发明提供的电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法的工作原理如下：
56.该方法适用电站锅炉所有金属部件的力学性能测试，也适用于电站其他承受高温、高压部件；
57.该方法采集实际运行参数，与实际工况符合程度高，具有很高的实用性；
58.试验装置在原蠕变机基础上增加计算机控制系统，通过装置改造即可完成，节省费用；
59.可通过该试验方法，大致确定当前发电机组深度调峰对设备的影响；
60.所设计的夹头通过一台试验机挂多个试样，可使这些试样受到的温度是一样的，拉力可单独控制、也可同时控制，减少试验机的差别因素造成的试验误差，使得到的试验结果准确性、可比性均大大提高。
61.1、选定机组，选定特定部件，选择试验时间。
62.2、按试验标准加工试样。
63.3、采集该机组运行工况，将温度参数导入试验装置的计算机中，将压力参数对比常规试验参数，转换为拉力参数导入试验装置的计算机。
64.4、将加工好的试样装到试验装置中。
65.5、开始试验。
66.6、蠕变试验结束后，将所有试样进行高温拉伸试验，得到每个试样的屈服强度和抗拉强度。
67.7、将每个时间点运行试样结果与备品备件试样结果进行对比，计算出屈服强度比和抗拉强度比，建立对比曲线。
68.8、将屈服强度比和抗拉强度比作为变工况运行对金属材料力学性能的影响因子。
69.9、试验结束。
70.与相关技术相比较，本发明提供的电站锅炉实际工况对材料力学性能影响的试验装置及方法具有如下有益效果：
71.该方法适用电站锅炉所有金属部件的力学性能测试，也适用于电站其他承受高温、高压部件；
72.该方法采集实际运行参数，与实际工况符合程度高，具有很高的实用性；
73.试验装置在原蠕变机基础上增加计算机控制系统，通过装置改造即可完成，节省费用；
74.可通过该试验方法，大致确定当前发电机组深度调峰对设备的影响；
75.所设计的夹头通过一台试验机挂多个试样，可使这些试样受到的温度是一样的，拉力可单独控制、也可同时控制，减少试验机的差别因素造成的试验误差，使得到的试验结果准确性、可比性均大大提高。
76.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。