鍋爐常用金屬材料的性能 演示文稿

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1、講課主要內(nèi)容鍋爐常用金屬材料的性能 講課主要內(nèi)容：錦能公司鍋爐承壓部件用鋼主要性能概述鍋爐主要承壓部件金屬材料性能簡(jiǎn)介結(jié)束語 概述在機(jī)械、工程等工業(yè)領(lǐng)域中，采用的材料種類及品種繁多、涉及范圍及其廣泛。 隨著生產(chǎn)的迅速發(fā)展，特別是電子產(chǎn)業(yè)、航空航天技術(shù)的突飛猛進(jìn)，不斷地對(duì)材料的性能 提出了愈來愈高的要求。而傳統(tǒng)單一材料往往不能全面滿足強(qiáng)度、韌性、重量和穩(wěn)定性等方面的要求，為使各種材料之間的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)，獲得性能更加優(yōu)越的材料，人們研制出各種新型復(fù)合材料。就是由兩種或兩種以上不同材料的組合材料，其性能通常兼有組成材料的各種優(yōu)點(diǎn)，有著非常廣闊的發(fā)展前景。 中國(guó)經(jīng)過幾十年的努力，鋼鐵工業(yè)已同過去的僅能生產(chǎn)

2、 100 多個(gè)鋼種、400 多個(gè)品種的鋼材發(fā)展到現(xiàn)在能生產(chǎn)1000多個(gè)鋼種、4萬多個(gè)品種的鋼材，特別是國(guó)防工業(yè)和高精尖技術(shù)，包括原子彈、氫彈、導(dǎo)彈、核潛艇、通訊衛(wèi)星、火箭等需要的關(guān)鍵金屬 材料。都已由國(guó)內(nèi)自行研制開發(fā)成功，最大限度滿足了其需要。 隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在電力領(lǐng)域，電力建設(shè)突飛猛進(jìn)。電網(wǎng)方面，500kv超高壓輸電線路已成為電網(wǎng)中的骨干網(wǎng)架，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，跨省、跨地區(qū)的大區(qū)電網(wǎng)已形成。電源方面，裝機(jī)百萬千瓦及以上的大型火力發(fā)電廠不斷涌現(xiàn)，單機(jī)容量為300MW、600MW、1000MW的機(jī)組已相繼成為電網(wǎng)中的主力機(jī)組，蒸汽 參數(shù)已從高壓、超高壓發(fā)展到亞臨界、超臨界?；鹆Πl(fā)電

3、廠鍋爐容量也逐漸由400T/H發(fā)展到2093T/H、3190T/H，鍋爐負(fù)荷增加表明爐膛容積熱負(fù)荷也在增大，對(duì)鍋爐受熱面的管材提出了更高的要求。 概述（一）鍋爐受熱面在運(yùn)行中由于所處環(huán)境非常惡劣，所以熱管失效的問題鍋爐向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，熱管失效的問題將更加突出。全面深入了解鍋爐各部件用鋼，了解各部件鋼材的組織性能、掌握鍋爐各部件的失效機(jī)理，采取有效的預(yù)防手段、治理手段是保證鍋爐機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。各級(jí)受熱面在設(shè)計(jì)的初級(jí)階段材質(zhì)選用的主要性。鍋爐運(yùn)行過程中，對(duì)鍋爐受熱面管材的要求 鍋爐主要承壓部件金屬材料簡(jiǎn)介主蒸汽管道主蒸汽管道材質(zhì)為P91，T91（鋼屬改良型9Cr-1Mo高強(qiáng)度馬

4、氏體耐熱鋼，T/P91 鋼是美國(guó)在9Cr1Mo 耐熱鋼基礎(chǔ)上改進(jìn)的比較成熟的鍋爐與壓力容器用鋼。1984年納入ASME鍋爐與壓力容器規(guī)范SA213。它具有熱強(qiáng)性好，強(qiáng)韌性高，淬透性好（可空淬至200mm），可焊性良，熱導(dǎo)率高，線脹系數(shù)小，抗蝕性和價(jià)格居于T/P22和TP304H之間。T/P91 鋼由于其優(yōu)異的綜合性能，它是世界上許多高蒸汽參數(shù)的發(fā)電機(jī)組主選材料之一。1995 年該鋼以“10Cr9Mo1VNb”牌號(hào)正式列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5310-95。但是，我國(guó)就該鋼的冶金熱力學(xué)、合金化原理、強(qiáng)化機(jī)理、組織結(jié)構(gòu)等冶金和材料的一些理論問題上的認(rèn)識(shí)尚欠深入和全面，甚或不妥與誤解。國(guó)產(chǎn)化的生產(chǎn)制造工藝實(shí)

5、踐和工程應(yīng)用效果還不理想。目前，我國(guó)生產(chǎn)制造的T/P91 鋼管的質(zhì)量仍不盡如人意，但經(jīng)過優(yōu)化工藝后使國(guó)產(chǎn)T/P91鋼獲得了強(qiáng)化所需的組織和結(jié)構(gòu)，組織 結(jié)構(gòu)達(dá)到了進(jìn)口T/P91鋼管的水平，其綜合力學(xué)性能達(dá)到了進(jìn)口管的水平。 給水管道給水管道的正常運(yùn)行最高給水溫度為302.4， 給水管道材質(zhì)為WB36鋼即 15NiCuMoNb5 無縫鋼管 。WB36（15NiCuMoNb5）鋼在300MW及300MW以上火電機(jī)組中廣泛使用，替代A106B、St45.8/。WB36鋼使用后可以大大降低材料成本，顯著改善管系的應(yīng)力條件，已成為目前國(guó)內(nèi)外高參數(shù)火電機(jī)組主給水管的首選材料。WB36鋼是在碳錳鋼的基礎(chǔ)上加入

6、Ni、Cu、Mo、Nb合金而得到的一種合金鋼。 WB36（15NiCuMoNb5）鋼，碳當(dāng)量高，焊接性比St45.8/，A106B等傳統(tǒng)碳鋼差，容易出現(xiàn)焊接質(zhì)量問題。 冷再管道錦能公司鍋爐再熱冷段管道主管采用A672B70CL32有縫電熔焊鋼管81281826，替代A106B無縫鋼管8128 21。有縫焊接鋼管比A106B無縫鋼管便宜很多。 正常運(yùn)行最高排汽溫度為360 ，報(bào)警溫度為390 ，跳閘停機(jī)溫度為410 ，設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)上，日立公司確認(rèn)再熱冷段管道的設(shè)計(jì)溫度為385。 A672B70CL32 電熔焊鋼管的最高允許使用溫度為427，并已在國(guó)內(nèi)300MW 及以上機(jī)組的再熱冷段管道上大量采用，

7、故再熱冷段管道采用了A672B70CL32 電熔焊鋼管。 A672B70CL32為高溫、高壓用碳素鋼，見美國(guó)ASME標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)20G，用E5015焊條,焊絲用J50焊絲，焊接性能較好。 熱再管道 錦能公司鍋爐再熱熱段管道主管采用P22鋼材,是采用按德國(guó)DIN17175-59標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的10CrMo910耐熱鋼,相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)的2.25Cr1Mo耐熱鋼,供貨狀態(tài)下顯微組織為貝氏體+鐵素體。國(guó)產(chǎn)相當(dāng)于12Cr2Mo鋼。最普遍使用的合金熱強(qiáng)鋼，持久塑性好，當(dāng)延伸率達(dá)到3-5時(shí)才開始蠕變第三階段。廣泛用于火電、核電、石化各種受熱面管道。應(yīng)用于壁溫在580以下的過熱器管，壁溫在570以下的集箱和蒸汽管道

8、。 汽包及下水包材質(zhì)SA299是碳錳鋼板, 主要用于鍋爐汽包和壓力容器的筒體, 國(guó)內(nèi)相應(yīng)牌號(hào)16MnR(容器板)或16Mng(鍋爐板),實(shí)際使用的厚度一般大于60mm。由于國(guó)內(nèi)厚板的性能不夠穩(wěn)定, 大于100mm時(shí)一般使用進(jìn)口材料。A299鋼(ASTM牌號(hào))為C-Mn-Si系鋼種,是一種中碳、錳-硅鋼,具有良好的綜合力學(xué)性能和加工性能,近年來已在電站鍋爐行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用.鍋爐筒體拼裝時(shí),其對(duì)接接頭可分為A,B兩種類型:A類接頭為筒體的縱縫,B類接頭為筒體的環(huán)縫,兩類接頭都是鍋爐筒體的重要焊縫,焊縫要求全焊透. SA299的化學(xué)成分:碳 0.28%; 錳 :0.84 - 1.52; 磷 0.0

9、35; 硫0.040; 硅 0.13 - 0.45 SA299的機(jī)械性能:抗拉強(qiáng)度 515655 MPa; 屈服強(qiáng)度 290MPa; 延伸率 19%。 鍋爐受熱面材質(zhì)：SA210C鋼SA-210C（25MnG）：是ASME SA-210標(biāo)準(zhǔn)中的鋼號(hào)，是鍋爐和過熱器用碳錳鋼小口徑管，珠光體型熱強(qiáng)鋼。我國(guó)于1995年將其移植到GB5310，定名為25MnG。其化學(xué)成分簡(jiǎn)單，除碳、錳含量較高外，其余與20G相近，故其屈服強(qiáng)度較20G高約20%左右，而塑、韌性則與20G相當(dāng)。該鋼的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，冷熱加工性能好。用其代替20G，可以減薄壁厚，降低材料用量，還可以改善鍋爐的傳熱狀況。其使用部位和使用溫度與

10、20G基本相同，主要用于工作溫度低于500的水冷壁、省煤器、低溫過熱器等部件。 鍋爐受熱面材質(zhì)：15CrMoG（1）冶煉：采用電爐、平爐或純氧頂吹轉(zhuǎn)爐加爐外精煉工藝。（2）鍛軋：始鍛溫度為1200，終鍛溫度850，鍛后堆冷。（3）冷熱彎曲加工：對(duì)小口徑管，可以進(jìn)行冷彎，彎后不需要進(jìn)行熱處理。對(duì)大口徑管，當(dāng)壁厚為1020mm，彎曲半徑3倍鋼管外徑時(shí)，可進(jìn)行冷彎，但冷彎后要進(jìn)行高溫回火處理。對(duì)于壁厚20mm的大口徑管，需要熱彎，熱彎時(shí)的加熱溫度約為960，終彎溫度應(yīng)800，熱彎后還應(yīng)進(jìn)行正火加回火處理。（4）熱處理：15CrMoG鋼管在正火加回火狀態(tài)使用，GB5310-95規(guī)定的熱處理制度為：正火

11、溫度930960，回火溫度680720，周期式爐保溫時(shí)間2小時(shí)，連續(xù)式爐保溫時(shí)間1小時(shí)。當(dāng)熱軋鋼管的終軋溫度符合規(guī)定的正火溫度，可用熱軋代替正火。熱處理后的組織為珠光體加塊狀鐵素體。回火時(shí)應(yīng)注意不要使回火溫度接近或超過AC1溫度，否則在回火加熱時(shí)會(huì)發(fā)生部分奧氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生少量馬氏體或針狀貝氏體，導(dǎo)致鋼管的熱強(qiáng)性能降低。焊接：該鋼的焊接性良好，可進(jìn)行碰焊、電弧焊等。手工電弧焊焊條 采用熱307，氣體保護(hù)焊采用H13CrMoA（或TIG-R30）。小口徑薄壁管一般可不進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。 鍋爐受熱面材質(zhì)： 12Cr1MoVG（1）冶煉：采用堿性電弧爐或平爐冶煉。（2）鍛造：始鍛溫度為1180

12、1145，終鍛溫度850，鍛后堆冷。（3）穿孔：加熱溫度11801220保溫10分鐘后出爐穿孔，穿孔溫度11801165，堆冷。（4）冷拔：進(jìn)行770780保溫1小時(shí)空冷的軟化處理。（5）冷熱彎曲加工：對(duì)小口徑管，可以進(jìn)行冷彎，彎后需要進(jìn)行600650的退火處理。熱彎時(shí)的熱彎溫度為9801020，熱彎后還應(yīng)按（11）的鋼管熱處理制度進(jìn)行熱處理。（6）熱處理：12Cr1MoVG鋼管對(duì)熱處理比較敏感，正火溫度、回火溫度、保溫時(shí)間和冷卻速度，對(duì)鋼的組織和持久強(qiáng)度都有一定的影響。GB5310-95規(guī)定的熱處理制度為：正火溫度9801020，保溫時(shí)間按壁厚每毫米1分鐘記，但不少于20分鐘；回火溫度720

13、760，周期式爐保溫時(shí)間2小時(shí)，連續(xù)式爐保溫時(shí)間1小時(shí)。當(dāng)壁厚3040mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻；當(dāng)壁厚40mm時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，淬火溫度為950990，回火溫度720760，周期式爐保溫時(shí)間2 小時(shí)。當(dāng)熱軋時(shí)的終軋溫度為9801020時(shí)，可用熱軋代替正火。熱處理后的組織為珠光體加塊狀鐵素體。焊接：該鋼的焊接性良好。手工電弧焊焊條采用熱317（E5515-B2-V），鎢極氬弧焊采用TIG-R31焊絲，氣焊采用H08CrMoV焊絲。小口徑薄壁管一般可不進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理。 鍋爐受熱面材質(zhì)： TP347H鋼性能。 TP347H鋼是用Nb穩(wěn)定的CrNi奧氏體熱強(qiáng)鋼，具有較高的熱強(qiáng)性和抗晶間腐蝕性

14、能，在堿和很多酸中、在海水中都有很好的耐腐蝕性，抗氧化性能好，是目前用于制造大型機(jī)組鍋爐受熱面管子的熱強(qiáng)不銹鋼。該鋼還具有良好的彎管和焊接性能，好的組織穩(wěn)定性。1Cr19Ni11Nb已列入我國(guó)高壓鍋爐用無縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)。與TP347H鋼相當(dāng)?shù)匿撎?hào)還有美國(guó)的TP347，日本的SUS347TB、SUS347TP，我國(guó)的1Cr19Ni11Nb、0Cr18Ni11Nb，前蘇聯(lián)的1812等。 鍋爐受熱面材質(zhì)： TP347H鋼性能。（1）熱加工：始鍛溫度11501200，終鍛溫度900。由于奧氏體鋼的導(dǎo)熱性差，變形阻力大，鍛軋前應(yīng)均勻加熱，宜選用較大的壓下量和較高的終鍛溫度，以獲得良好的性能和減少形成裂紋的可

15、能。（2）冷加工：冷變形能力非常好?？梢赃M(jìn)行冷軋、冷拔、彎曲、卷邊、折疊和深沖等冷作成型工藝。極限拉伸系數(shù)2.08，工作拉伸系數(shù)1.81.9。由于鋼的冷作硬化能力很強(qiáng)，當(dāng)冷加工工序變形量很大時(shí)，建議插入中間固溶熱處理。對(duì)于鍋爐鋼管，冷成形后應(yīng)進(jìn)行117728、至少保溫30分鐘的固溶處理。（3）熱處理：在固溶狀態(tài)使用。熱處理裝爐前應(yīng)清除掉所有油膜、潤(rùn)滑脂及其他化合物，以杜絕增碳現(xiàn)象。我國(guó)GB5310-95標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于熱軋（擠、擴(kuò)）管，固溶處理溫度為1050，冷拔（軋）管，固溶處理溫度為1095；日本住友金屬工業(yè)株式會(huì)社鋼管制作所對(duì)冷拔鍋爐鋼管規(guī)定的固溶處理溫度為11901230，至少保溫26分鐘，水

16、冷；美國(guó)燃燒工程公司規(guī)定鍋爐用冷拔鋼管在進(jìn)行任何加工以前，應(yīng)進(jìn)行117714保溫1530分鐘的固溶處理，全部焊接和成形工序完成后，應(yīng)進(jìn)行117728、至少保溫30分鐘的固溶處理 。鋼的穩(wěn)定化處理溫度為850900。（4）焊接：該鋼的焊接性能良好，手工焊可采用奧132、奧137、或美國(guó)牌號(hào)E347-15等焊條；同種鋼焊接時(shí)，采用氬弧焊打底，焊絲2mm、18-8Ti氬弧焊絲，電焊蓋面。異種鋼焊接時(shí)的焊接方法主要有自動(dòng)氬弧焊（GTAA）、熔化極氣體保護(hù)焊（GTA）、手工氬弧焊（GTA）及手工電弧焊（SMA）。手工焊焊后一般不需要進(jìn)行熱處理。鍋爐鋼管焊后要求進(jìn)行117728、至少保溫30分鐘的固溶處理

17、。 結(jié)束語： 鍋爐的金屬監(jiān)督是九項(xiàng)技術(shù)監(jiān)督中重要的一項(xiàng)監(jiān)督，它的體系的完善，監(jiān)督是否達(dá)到受控水平，監(jiān)督的成敗將直接影響到鍋爐機(jī)組的安全運(yùn)行。所以對(duì)于我們檢修人員、設(shè)備管理人員來講，必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的制度、標(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，以方案為執(zhí)行的前提，例如在檢修過程中是否按標(biāo)準(zhǔn)檢修，焊接時(shí)是否完全按照焊接熱處理工藝評(píng)定卡中的工藝來進(jìn)行施焊和熱處理，同時(shí)嚴(yán)謹(jǐn)在檢修過程發(fā)生錯(cuò)用管材的事件，當(dāng)鍋爐發(fā)生錯(cuò)用鋼材的情況時(shí)，對(duì)于被錯(cuò)用的使用溫度較低、強(qiáng)度較低的鋼來說，實(shí)際是一種超溫、超壓的運(yùn)行。超溫、超壓運(yùn)行就等于縮短鋼材的使用壽命，如果機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行，就會(huì)發(fā)生熱管失效暴漏的風(fēng)險(xiǎn)。所以在鍋爐承壓部件檢修時(shí)，為什么一直強(qiáng)調(diào)打光譜的重要性，其實(shí)就是杜絕錯(cuò)用鋼材現(xiàn)象。