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博士说 | 管道还能“活”多久 我们为它算寿命

编者按

现在,高质量三个字很火。

对企业来说,高质量是对自身产品的最高礼赞。

但要真正配得上它,过程不可谓不艰辛。

今年上半年,围绕高质量三个字,浙江省市场监管局组织开展了一场特别的活动——

全省105名博士带领242位技术专家和技术骨干组建团队,聚焦计量、标准化、检验检测的NQI技术特色,用一个多月的时间,为118家相关领域的企业解决技术难题。

活动结束后,涌金君向博士们发起了约稿邀请,请他们将这段难忘的经历整理成文,对当前浙江制造的难题进行总结和思考。

从10月11日起,涌金楼会陆续刊发这些文章,让我们一起在博士的字里行间,寻找浙江制造高质量发展的秘籍。

【博士名片】

时岩

浙江省特种设备科学研究院

主要从事管道蠕变寿命评估

结对企业:浙江浙能长兴发电有限公司

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左边是时岩博士。

6月15日一早,我和我院锅炉安全事业部部长杜斌从杭州出发,前往浙江浙能长兴发电有限公司开展“博士进厂入企”技术帮扶活动。

浙江浙能长兴发电有限公司位于浙江省北部、太湖南岸,是一家隶属于浙江省能源集团有限公司的大型国有发电企业。公司现有四台300MW国产燃煤发电机组,装机总容量1200MW,年发电量约75亿千瓦时,为浙北地区的供电提供重要保障。

上午10点左右,我们一行来到公司技师高志强的办公室,见到我们之后,他如数家珍般地介绍起发电机组蒸汽管道的工作情况。

高技师的工作职责之一是负责全公司四台发电机组的运行安全,可以看出他具有高超的专业素养和严谨的工作态度。一线人员的实践经验非常宝贵,秉持着理论与实践相结合的理念,我在现场做了全记录。 

在交谈中,高技师抛出了最近困扰企业的一个技术难题:在定期检验时,#2炉的P91钢主蒸汽管道某弯头部位的硬度偏低,且此处金相组织中铁素体组织偏大。低硬度的弯管部位已经更换,但是硬度降低的原因、硬度降低对管道剩余寿命的影响尚未查明。

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实际上,这一问题不仅是大多数火电厂面临的技术问题,也是我近期在关注的科学问题。

蒸汽管道是火电机组的关键部件之一,长期在高温、高压下服役会产生蠕变损伤。材料微观组织的损伤老化会引起材料力学性能的劣化,从而威胁火电机组的安全运行。

因此,对蒸汽管道的剩余寿命进行合理、快速的评估,既可保证老旧机组安全运行,也能充分发挥蒸汽管道的运行潜力。相反,遇到硬度降低、组织异常的蒸汽管道,就“一割了之”,可能“冤枉”了还能继续工作的管道,对企业来说也是一种资源浪费。

听完高技师提出的企业难题,我当即表示我们有必要、也有能力解决这一难题。

我的底气来源之一是此前的调研经历。关于蒸汽管道的寿命评估,我之前调研过大量的国内外文献,其中有部分文献提到,可以分析包含蠕变老化程度信息且方便表征的参量,如显微组织或微观硬度,从而对蒸汽管道的剩余寿命作出准确、快速的评估。

虽然这部分研究不够系统、未经过实践验证,但是根据材料科学原理“组织决定性能”,我判断这种解决问题的思路是可行的。

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我的底气来源之二是浙江省特种设备科学研究院这一坚实后盾。作为省级新型研发机构,我院成立了国家特种金属结构材料质检中心(浙江)。中心的实验室装备资产原值超5000万元,并拥有一支高工及硕士以上人才占比95%的高层次人才队伍。

除具备常规材料力学性能、化学成分、物理性能检测能力外,中心还具备极端环境下承压设备、航空等特种金属结构材料的检测能力。目前配备蔡司扫描电子显微镜、三英工业CT、徕卡金相显微镜、英斯特朗拉伸试验机、50台高温蠕变试验机等先进仪器设备,为我们开展蒸汽管道快速寿命评估提供强大的设备资源支持。

我把割下的P91钢蒸汽管道样品带回实验室,并积极申请相关科研项目,计划与高技师一起开展院企项目合作研究,开展为期一年的蒸汽管道蠕变试验。最近我已申请到了院组织的“揭榜挂帅”项目,正在进一步申请浙江省市场监管局级项目。

从严格意义上讲,这次“百名博士进厂入企”活动结束了,但是我为企业解难题还继续在路上。通过开展院企项目合作,我将企业难题带回院里,准备打科研的持久战、攻坚战。

后续还有大量的材料表征试验,在接下来的攻关阶段,我将多与企业人员、业内同行进行技术交流,补短板、学技能,将理论研究与实践经验相结合,为企业解决实际问题,为浙江省的安全发展贡献一份力量!

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