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金属监督有了“标准工具箱” ——电科院成功破解F92耐热钢安全服役难点 2026年01月07日 

■ 本报通讯员 夏文丽 安宏圆

在我国火力发电向着高参数、大容量、高效化发展的进程中,材料性能是保障设备长期稳定运行的基石。F92耐热钢作为一种高性能材料,凭借卓越的高温强度和抗蠕变性能,在超超临界机组承压关键部件有着广泛的应用。然而,当硬度指标低于标准值时如何保证安全服役,是立即“大手术”更换,还是科学评估后“精准诊疗”?成为横亘在众多电厂面前的一道技术难题。

2021年,面对这一关乎巨量资产安全与效益的挑战,国能浙江北仑第三发电公司委托电科院锅检公司团队开展专题研究。锅检公司团队肩负使命,以这一重大横向课题为锚点,开启了一场历时4年、融合前沿理论与艰苦实践的科研攻坚。团队凭借系统科学的数据,撰写“设备健康指南”,相关成果荣获浙江电力有限公司科技创新二等奖。这份“指南”在行业安全与经济的平衡木上,为设备“精准诊疗”勘明了科学的落脚点。

数据“采矿”与微观探查

破解硬度性能密码

课题启动后,锅检公司材料评价部项目经理曾辰带领的青年团队一头扎进电厂生产一线,对运行已近12万小时的F92钢部件开展“地毯式”勘查与精准取样。他们选取现场硬度范围在155~170HBW(低于180HBW标准下限)的“问题区域”,获取了评估风险最关键的“病理标本”。

在力学性能“压力测试”中,团队对三组不同硬度试样展开了室温和高温(610摄氏度)拉伸、冲击等一系列严苛测试。数据清晰揭示硬度下降直接导致了材料强度与韧性“双降”,敲响了性能退化的警钟。

团队对微观组织形态进行剖析,在金相显微镜下,他们细致观察非金属夹杂物和马氏体组织的形态,发现硬度最低组别中马氏体板条结构消失、碳化物聚集增大的严重老化现象,从本质上解释了宏观性能劣化的根源,找到了设备“亚健康”的细胞学证据。

如何对寿命预测开展“极限推算”?团队在610摄氏度高温下进行持久试验,获取宝贵的蠕变数据,并成功拟合出该材料在不同硬度下的外推寿命方程,让“剩余寿命”从一个模糊概念变成了可量化、可预期的科学指标。

此外,为服务于现场在役检测,团队还前瞻性地开展仪器化压痕法和小冲杆测试技术的适用性研究。他们通过大量对比试验,验证了这些微损方法在低硬度F92钢上应用的精确性,为未来无需大面积取样即可评估部件性能开辟了新路径。

从数据到指南

绘制科学决策的“导航图”

承接北仑电厂的重大课题,对年轻的曾辰团队而言,是巨大挑战,也是站在公司深厚积淀之上的高起点探索。锅检公司作为电力金属技术监督领域的“国家队”,早已在电站金属材料的全周期研究中构建起从宏观性能到微观组织,再到寿命预测的完整“诊断体系”。对P91、P92等高端耐热钢的服役演化规律深入探究,在进口与国产材料对比、组织老化机理剖析、无损检测技术应用等方面,积累了海量数据与丰富经验。

正是这份沉甸甸的“家底”,赋予了年轻团队敢啃“硬骨头”的底气。他们要解决的,不仅是一个电厂的具体问题,更是要为行业突破共性技术瓶颈,建立一套科学、经济、安全的评估范式。

海量的实验数据,需要转化为清晰的决策依据。

曾辰主导了技术报告的凝练工作,将复杂的科学发现,凝练成一份逻辑严密、结论明确、操作性强的技术报告。报告创造性地提出了“基于硬度的分级监督策略”:不再“一刀切”地判定更换与否,而是根据硬度区间,制定差异化的运行监控、检验周期与寿命评估方案。

这份凝聚心血的研究成果,先后通过电厂验收、行业权威专家的严格鉴定以及上级单位正式评审。专家一致认为,该研究填补了国内长期服役低硬度F92钢性能评估的空白,技术成果达国际领先水平。

硕果盈枝

安全与效益的双重胜利

曾辰团队的研究,结出了远超预期的丰硕果实。

该研究首次系统建立了服役超10万小时低硬度F92钢的性能数据库,阐明了高温条件下低硬度F92管件剩余寿命与硬度之间的定量关系,成功拓展了微损检测技术在该领域的应用边界。

研究带来巨大的经济效益,直接成果是为北仑电厂避免了320件F92部件的盲目更换,节省一次性更换费用约1.6亿元。若考虑资金成本,仅推迟更换15年,利息节约便高达约1.2亿元。将此项技术推广至全国约50台同类型机组,产生的累计经济效益可达数十亿元量级,真正实现了“四两拨千斤”。

在能源转型背景下,这项成果带来了巨大的行业价值。项目形成的“检测—评估—监督”一体化技术方案,为全国面临类似问题的电厂提供了科学决策的“标准工具箱”,有效规避了过度维修造成的巨大浪费,引领电站金属监督向更精准、更经济的方向演进,并为相关国家及行业标准修订提供了关键数据支撑。

个人与团队也在实践中收获成长。对于入职刚进入第三个年头的曾辰而言,这个项目是一次全方位的淬炼。

他从深入现场的实践者,到设计实验的研究者,再到凝练成果的总结者,快速完成了从技术新人到项目骨干的蜕变。他的成长轨迹,印证了锅检公司这片“创新沃土”对年轻人才的强大孵化力,也成为公司人才战略成功的鲜活注脚。

曾辰曾这样比喻他们的工作:“我们像是设备的‘健康管理师’,目标是出具科学的‘体检报告’和‘康养方案’。

工作中既不能放过隐患,让设备‘带病工作’;也不能过度治疗造成浪费。要让每一份材料都能在确保安全的前提下物尽其用,走完它完整的服役生涯。而每一份‘科学指南’的出具,则意味着一类‘病患’获得了更深层次更广范围的‘治愈’——这也是我们作为技术‘守夜人’的价值。”

正是这份对科学的敬畏、对安全的执着、对效益的责任,驱动着像曾辰这样的青年团队,在攻克一个个技术堡垒的征程上默默前行。他们的故事,是科技成果转化为现实生产力的生动写照,也闪耀出新时代工程师的璀璨之光。

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