第7锅炉与汽轮机用钢及事故分析.pptVIP

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第一节 锅炉主要设备用钢及事故分析 一、锅炉管道用钢及事故分析 (一) 对锅炉管道用钢的要求 锅炉管道包括受热面管子(过热器、再热器、水冷壁管、省煤器等管子)和蒸汽管道(主蒸汽管道、再热蒸汽管道、蒸汽导管、联箱、连接管等)管道。 (二)锅炉管道用钢介绍 蒸汽温度在450℃以下的低压锅炉管道主要使用10号、20号优质碳素结构钢。 中、高压机组除水冷壁和省煤器管用20A碳钢外,其它受热面管子和蒸汽管道均采用合金钢管。 常用的锅炉管道用钢其化学成分和应用范围列于表7—l中. 常用的锅炉管道用钢其热处理和机械性能列于表7—2中。 下面按锅炉管道的壁温(工作温度)介绍一些用钢情况: 1.壁温≤500℃的过热器管子及壁温≤450℃的蒸汽管道 一般采用优质碳素结构钢,其含碳量在0.1%~0.2%之间,组织为铁素体和珠光体。常用的是20号钢,该钢在450℃以下具有足够的强度,530℃以下具有抗氧化性能,而且工艺性能良好,价格低廉。碳钢钢管在高温长期运行过程中,会出现渗碳体球化和石墨化现象,出现了组织的异常情况后,钢的蠕变极限和持久强度会降低。 2.壁温≤550℃的过热器管子及壁温≤510℃的蒸汽管道 15CrMo钢是在这个温度范围内应用很广泛的钢种。 15CrMo钢的化学成分及热处理工艺在表7—l及表7—2中均已分别作了介绍。经热处理后的组织一般是铁素体和珠光体,有些是贝氏体。15CrMo钢在500~550℃温度范围内有较高的热强性和抗氧化性能,其工艺性能也很好。 15CrMo钢虽无石墨化倾向,但在高温下长期运行过程中会发生渗碳体的球化及固镕体中合金元素贫化的组织变化,从而使热强性降低。当温度超过550℃时,持久强度显著下降。 3.壁温≤580℃的过热器管子及壁温≤540℃的蒸汽管道 在这个温度范围内应用最广泛的锅炉管道钢是12Cr1MoV钢及 型的耐热钢. (1)12CrlMoV钢 12CrlMoV钢是在Cr—Mo钢的基础上,加入0.2%钒的低合宝耐热钢。钒是强碳化物元素,VC细碎而稳定,对钢的弥散硬化效果好。因而,12Cr1MoV钢的耐热性能比铬钼钢高,工艺性能也很好,在国内外均得到广泛应用。 12Cr1MoV钢在高温下长期运行过程中,也会发生渗碳体球化及固镕体中合金元素贫化的现象,而使热强性降低。若因温工作,这种现象更为严重。我国曾研制了12MoVwWBSiRe(无铬8号)钢,代替12Cr1Mov钢用于制造锅炉管道,但是该钢种的生产工艺尚不够成熟,质量也还不稳定。 (2) 钢 提高铬钼钢中合金元素的含量,当Cr=2.25%、Mo=1%时具有最佳的热强性。 钢是比较成熟的钢种,在美英联邦德国日本等工业发达的国家中应用于锅炉管道已有相当长的历史,例如美国的P22,瑞典的HT8、日本的STBA24,联邦德国的10CrMo910钢。其蠕变极限和持久强度比12Cr1MoV钢低,最常用的温度是540~550℃。 4. 壁温≤600~620℃的过热器管子及壁温≤550~570℃的蒸汽管道 多年来国内外均致力于研究进一步提高合金耐热钢的使用温度,使之超过600℃,甚至达到620℃,我国研制成功的有12Cr2MoWVB(钢102)和12Cr3MoVSiTiB钢(II11)钢;俄罗斯有12X2MφCP、12X2ΦB钢;联邦德国有10CrSiMoV钢等。这些钢种目前多用于壁温600~620℃的过热器和再热器管子,很少用于蒸汽管子。 微量多元合金化是这类钢种的共同特点,铬含量在2%左右,其他的元素含量更少 由于多种元素的相互作用,使钢具有更高的化学稳定性和组织稳定性,因而耐热性能更好。例如12Cr3MoVSiTiB钢在600~620℃时持久强度≥94~100Mpa;620℃时抗氧化速度仅为0.00873mm/a。 最新进展 这几年我国火电厂已向大型机组方向发展,新建或改进的火电厂,均是30万、60万,甚至已引进了90万的大机组。这些机组均是亚临界、超临界的参数,对锅炉受热面管道用的材料性能要求更高。 目前这些高参数大机组锅炉受热面管道均采用含铬量较高的耐热钢来制造,最常用的9Cr-1Mo型马氏体型耐热钢。属于这一类型的在我国30万以上大机组上应用的钢种有美国的T9和P9钢,日本的STBA26和STPA26钢,德国的X12CrMo91钢以及瑞典的H17钢等。 为了进一步提高钢的热强性,又添加了2%Mo的9Cr-2Mo钢,即日本的HCM9M钢。加入了合金元素V和Nb,控制微量加入的Al和N的含量,使钢具有了更高的热强性和抗高温氧化性能,还具有良好的冲击韧性和稳定的持久塑性。这类钢目前主要用于制造亚临界、超临界锅炉壁温≤625℃的高温过热器、壁温≤650℃的高温再

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