鍋爐與汽輪機(jī)用鋼及事故分析

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1、第七章鍋爐與汽輪機(jī)用鋼及事故分析鍋爐與汽輪機(jī)用及事故分析目錄1第一節(jié)鍋爐主要設(shè)備用鋼及事故分析2第二節(jié)汽輪機(jī)零部件用鋼及事故分析3第三節(jié)螺栓用鋼及斷裂事故分析4第四節(jié)耐磨件及磨損失效分析金屬技術(shù)監(jiān)督5☆鍋爐管道用鋼要求7.1.1鍋爐管道用鋼及事故分析7.1鍋爐主要設(shè)備用鋼及事故分析過(guò)熱器再熱器水冷壁管省煤器主蒸汽管再熱蒸汽管道聯(lián)箱連接管受熱面管子蒸汽管道鍋爐管道材料要求具有良好的持久塑性，一般希望延伸率不小于3～5%，良好的持久塑性能防止材料產(chǎn)生蠕變脆性破壞。②高的抗氧化性能和耐腐蝕性。對(duì)于鍋爐管道要求在工作T下氧化深度小于0.1mm/y.④良好的加工工藝性能，特別是焊接性能③良好的組織穩(wěn)定

2、性鍋爐管道在高溫下長(zhǎng)期使用過(guò)程中,鋼中的碳和合金出現(xiàn)的再分配,引起碳化物的析出和聚集/球化/石墨化等,從而導(dǎo)致鋼的性能降低持久強(qiáng)度是鍋爐管道高溫強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)，因鍋爐管道失效的主要形式是破裂而不是變形(蠕變)。①足夠的高溫強(qiáng)度（蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和良好的持久塑性）鍋爐管道在整個(gè)工作期間內(nèi),一般允許積累一定的蠕變變形量,若規(guī)定允許總應(yīng)變?yōu)?%；按工作期限10萬(wàn)h計(jì)算，這相當(dāng)于允許的蠕變速度為10-5%/h?！铄仩t管道用鋼要求☆鍋爐管道用鋼許用應(yīng)力①對(duì)于380℃以下的低碳類(lèi)鋼/錳鋼/錳釩鋼；420℃以下的低合金鋼安全系數(shù)在T溫度下的屈服強(qiáng)度在T溫度下的抗拉強(qiáng)度②對(duì)于380℃以上的低碳類(lèi)鋼/錳鋼/

3、錳釩鋼；420℃以上的低合金鋼在T下斷裂時(shí)間為105的持久強(qiáng)度☆鍋爐管道用鋼按照工作溫度：①壁溫≤500℃的過(guò)熱器管子和壁溫≤450℃的蒸汽管道常用20鋼----組織F+P有石墨化傾向☆鍋爐管道用鋼15CrMo鋼；組織F+P；長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)生球化15CrMo鋼雖無(wú)石墨化傾向，但在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生珠光體的球化及固镕體中合金元素貧化的組織變化，從而使熱強(qiáng)性降低。當(dāng)溫度超過(guò)550℃時(shí)，持久強(qiáng)度顯著下降。DL/T787—2001火力發(fā)電廠用15CrMo鋼珠光體球化評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)②壁溫≤550℃的過(guò)熱器管子和壁溫≤510℃的蒸汽管道常用15CrMo鋼；組織F+P；有些是B(貝氏體)熱處理工藝為正火+高

4、溫回火③壁溫≤580℃的過(guò)熱器管子和壁溫≤540℃的蒸汽管道12Cr1MoV鋼即Cr=2.25%,Mo=1%美國(guó)P22；瑞典HT8；日本STBA24；德國(guó)10CrMo910由于加入0.2%V,所形成的VC細(xì)碎而穩(wěn)定,對(duì)鋼的彌散強(qiáng)化效果好廣泛應(yīng)用④壁溫≤620℃的過(guò)熱器管子和壁溫≤570℃的蒸汽管道我國(guó)：12Cr2MoWVB(鋼102)和12Cr3MoVSiTiB(П11)俄羅斯：12Х2МФСР,12Х2ФВ；德國(guó)10CrSiMoV☆鍋爐管道用鋼微量多元合金化是這類(lèi)鋼種的共同特點(diǎn)特點(diǎn):微量多元合金化⑤壁溫600~650℃的過(guò)熱器管子和壁溫550~600℃的蒸汽管道常用9Cr-1Mo型馬氏體耐

5、熱鋼對(duì)于屬高參數(shù)大機(jī)組的鍋爐，均采用高合金耐熱鋼美國(guó)T9/P9;瑞典HT7;日本STBA26;德國(guó)X12CrMo91☆9Cr-2Mo型馬氏體耐熱鋼日本HCM9M鋼美國(guó)T91/P91;日本火STBA28我國(guó)10Cr9Mo1VNb鋼☆鍋爐管道用鋼新進(jìn)展（M耐熱鋼、A耐熱鋼）⑤過(guò)熱器管子壁溫超過(guò)650℃，蒸汽管道壁溫超過(guò)600℃奧氏體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼具有較高的高溫強(qiáng)度和耐腐蝕性能，最高使用溫度可達(dá)到700℃左右。目前應(yīng)用的有0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr19Ni9、0Cr18Ni9Ti和1Cr18Ni9Ti等鋼種。美國(guó)TP304H、TP347H☆鍋爐管道用鋼新進(jìn)展（M耐熱鋼、A耐熱鋼

6、）7.1.1鍋爐管道用鋼及事故分析☆事故分析失效分析①長(zhǎng)時(shí)超溫爆管在高溫長(zhǎng)時(shí)間作用下,鋼材使用壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而提早破壞壁溫一般未達(dá)到相變T以上;無(wú)相變一般發(fā)生在高溫過(guò)熱器出口段的外圈向火側(cè)長(zhǎng)時(shí)超溫爆管短時(shí)超溫爆管材質(zhì)不良爆管失效分析的思路和方法b)爆口周?chē)嬖诳v向開(kāi)裂的氧化皮。c)管子上整個(gè)爆破口張開(kāi)的程度不大◇破口邊緣的組織：F+K(P球化)F內(nèi)K明顯聚集長(zhǎng)大，并有大量的棒狀K平行排列，有些K（碳化物）在三叉晶界處長(zhǎng)大，有蠕變裂紋。a)破口呈粗糙脆性斷口，管壁減薄不多，管子脹粗也不很顯著，爆破口附近往往有較厚的氧化鐵層，邊緣為平整的鈍邊。宏觀特征微觀特征②短時(shí)超溫爆管壁溫一般達(dá)到相變T

7、以上；爆破口往往有相變組織一般發(fā)生在水冷壁管，燃燒帶附近a)管徑有明顯的脹粗/管壁減薄量大；管子的爆破口呈喇叭形，邊緣鋒利；破口表面光滑b)爆口附近沒(méi)有裂紋,硬度顯著提高c)爆破口具有韌性斷裂特征宏觀特征◇破口的組織：低碳馬氏體微觀特征某鍋爐15CrMo雙面水冷壁管由于啟動(dòng)方式不當(dāng),壁溫超過(guò)Ac3而爆管20鋼水冷壁管短時(shí)超溫爆管的宏觀及微觀組織③材質(zhì)不良引起爆管錯(cuò)用鋼材和鋼材內(nèi)有缺陷引起有缺陷管子爆破時(shí)，爆破