锅炉压力容器用钢讲座(第2版).ppt

锅炉压力容器用钢 王鹏展 火力发电系统 化学能 热能 机械能 电能高温作功发电机燃烧高压汽轮机燃料水锅炉蒸汽电煤 石油用户输变电天然气等 火力发电系统 锅炉的工作原理 锅炉 将煤 石油 天然气等燃料燃烧或其他热能释放出来的热量 通过金属受热面传递给净化的水 将其加热到一定压力和温度的水或蒸汽的换热设备 锅炉 锅 炉锅 在火上加热的盛汽水的压力容器炉 燃烧燃料的场所炉内过程 燃料的燃烧 放热 排渣锅内过程 工质水的流动 传热 热化学等 锅炉岛及其工作流程 空气燃烧煤 磨煤机 煤粉 燃烧器 炉膛 高温烟气一次风机 热量 水 水冷壁中 燃烧产物 过热器 再热器 省煤器 空气预热器 进行热交换 除尘装置 飞灰 烟窗 排入大气中引风机 锅炉的汽水流程 高压加热器 给水管道 省煤器 锅筒 汽包 下降管 水冷壁进口集箱 水冷壁 汽水混合场 锅筒 汽水分离 水 下降管道 水冷壁 循环 汽 过热器 过热蒸汽 汽轮机 高压缸 管道 再热器 加热到额定的再热温度 汽轮机 中压缸 锅炉及其辅机工作流程图 DG1025 18 2 II锅炉 1 锅筒2 大屏过热器3 顶棚管4 后屏过热器5 中温再热器6 高温过热器7 高温再热器8 水平烟道包墙管9 尾部竖井包墙管10 悬吊管11 低温过热器12 省煤器13 空气预热器14 除渣装置15 燃烧器16 炉膛水冷壁17 壁式再热器18 集中下降管19 锅炉构架20 刚性梁 电站锅炉的概况 全世界火力发电量约占总发电量的70 中国也占70 左右 因此电站锅炉无论从它的作用还是从能源消耗来看 对国民经济发展都有重大的影响 我国电站锅炉的概况53年开始在捷克和苏联专家的指导帮助下设计电站锅炉 配6000KW汽轮机 蒸汽参数3 82MPa450 65t h 随后发展了中 高压锅炉40t h 220t h60年代生产超高压锅炉420t h 670t h 540 550 70年代设计配300MW机组的亚临界压力直流锅炉 1000t h80年代初 从美国CE公司引进了亚临界压力300MW 600MW控制循环锅炉技术 并开发了亚临界压力配300MW机组的自然循环锅炉 DG 电站锅炉的概况 90年代初 从瑞士Sulzer和美国CE公司联合设计的超临界压力配600MW机组的直流锅炉 东锅 66年建厂 71年投产生产50MW 220t h 年产600MW85年生产邹县300MW亚临界自然循环汽包炉 争气炉 金牌03年山西大同电厂600MW亚临界自然循环汽包炉2000t h04年沁北600MW超临界直流锅炉2000t h 日立技术 05年生产邹县1000MW超超临界直流锅炉3000t h 日立技术 国外电站锅炉概况 对大容量机组目前全世界相当一部份国家还是以亚临界蒸汽参数为主 但由于近年来超临界压力机组可靠性不断提高 使超临界机组发展又有上升趋势 日本 超临界机组容量为350 450 500 600 700 1000MW 压力24 12 30 5MPa 温度566 和593 德国 容量为400 740MW 530 555 560 580 23 28MPa 俄罗斯 容量为300 500 800 1200MW 24 5MPa 545 美国 容量为250 1300MW 24 12 34MPa 538 538 538 552 566 国外电站锅炉概况 从锅炉容量看 国外最大容量为1300MW的超临界机组 但从燃料性质 可靠性 辅机配套等要求看 多数机组容量在600 800MW 压力在25 27MPa 温度540 540 但有上升趋势 电站锅炉蒸汽参数 蒸发量压力温度功率备注 t h MPa MW 353 824506中压67 753 8245012中压1303 8245025中压2209 854050高压4109 8540100高压42013 7540125超高压67013 7540200超高压102516 7540300亚临界 电站锅炉蒸汽参数 蒸发量压力温度功率备注 t h MPa MW 100018 3540300亚临界200818 3540600亚临界190025 4571600超临界303326 25605 6031000超超临界 锅炉类型 按主蒸汽出口压力分类锅炉类型出口压力 MPa 用途低压 2 45工业锅炉中压2 49 4 9电站 工业锅炉高压5 9 9 8电站锅炉 热电站超高压11 8 14 7电站锅炉亚临界15 7 19 6电站锅炉超临界 22电站锅炉 直流炉 锅炉类型 按循环方式分类 自然循环锅炉 控制循环锅炉 直流锅炉 复合循环锅炉 按运行方式分类 定压运行 变压运行 复合变压运行 锅炉类型 按燃料性质分类 固体燃料锅炉 煤液体燃料锅炉 油气体燃料锅炉 天然气 煤气余热锅炉原子能锅炉 核电其他能源 风电 地热 太阳能等 锅炉类型 按排渣方式分类 固态排渣锅炉液态排渣锅炉按炉型分类箱型 倒U型 电站锅炉箱型 燃油 燃气锅炉塔型 燃低质烟煤D型 燃油 燃气 双锅筒 锅炉类型 锅炉主要部件及重量 以汕头600MW超临界锅炉为例 受压件5100t其中 省煤器810t水冷壁660t小管t75 过热器1260t再热器876t管道集箱1255t大管P25 锅筒 汽包 200 250t 主要非受压件 钢结构 吊挂装置等 6744t 金属材料相关知识 材料分类金属材料黑色金属工业纯铁 0 0218 C 生铁 C 2 的Fe C合金 铸铁 HT KT QT 碳钢LC 0 25 CHC 0 55 C钢 C 2 的Fe C合金 合金钢LMe 5 HMe 10 有色金属CuAlTi及其合金非金属材料 石棉 保温材料 油漆 玻璃 塑料 陶瓷 橡胶 木材等材料成分组织性能及三者之间的关系 金属材料相关知识 材料成分 组织 性能及三者之间的关系化学成分 wt 合金元素 C Cr Ni Mo W V Nb Ti B Re Si 0 5 Mn 0 7 有意加入 决定钢的耐热性和物理性能 决定钢的力学性能 抗腐蚀性能和工艺性能 残存元素 0 3 Cu Ni Cr Mo W和微量的Nb V B等炼钢时带入 含量过高会使钢的工艺性能变差 应加以控制 有害元素 H O N S P Pb Sb Sn As Bi等 对钢的塑性 韧性 热强性 工艺性等都有不良影响 应从严控制 金属材料相关知识 冶金质量由炼钢水平决定 性能由HT决定 炉料 铁矿石 废钢 合金元素炼钢 平炉 转炉 电炉 炉外精炼 LF VOD 电渣重溶等 成型 轧 拔 锻 铸 机加工 几何尺寸成品 管 板 型 优 铸 锻 焊材 质量与成本的关系 原材料 制造方法 运费服务等 金属材料相关知识 热处理与组织热处理Q Quenching 淬火四把火N Normalizing 正火T Tempering 回火SR StressRelieving Annealing退火加热温度 T 三要素保温时间 t 冷却方式 水 油 风 空 炉 wcocACFC 金属材料相关知识 金相组织 正常组织 A Austenite 奥氏体F Ferrite 铁素体P Perlite 珠光体B Bainite 贝氏体M Martensite 马氏体S Sorbite 索氏体T Troostite 屈氏体 金属材料相关知识 异常组织 W氏组织 P球化 C钢石墨化 钢的显微组织类型 实际晶粒度 表面脱碳 夹杂物等级等 是钢材冶金质量和成品热处理质量的直接反映 并从根本上决定了钢的力学性能和工艺性能 金属材料相关知识 性能拉伸性能注 4 5 10 4 5 101KSi 6 89MPaA5 56比例系数K为5 65的断后伸长率A11 3比例系数K为11 3的断后伸长率A5 56 A11 3Axmm比例系数K为xmm的断后伸长率 金属材料相关知识 冲击韧性很大程度上反映钢的冶金质量和成品热处理的质量 是材料强度 Re Rm 与塑性 A Z 的综合反映 冲击功AKV J 冲击韧性 KU kg cm2 1kg 9 8J注意试样缺口区别 U V 标准试样10 10 55 非标准试样7 5 10 55 5 10 55 金属材料相关知识 工艺性能 压扁 扩口 冷弯设计用的性能 短时强度 室温和高温Re Rm MPa 持久强度和蠕变强度 热强性指标持久强度MPa 耐热性 金属抵抗高温氧化的能力 亦称为抗氧化性 高温用钢重要指标氧化速度R y 低周应变疲劳性能 锅筒 集箱 金属材料相关知识 断裂韧度 COD J1C 和疲劳裂纹扩展速率 da dN 锅筒 大板梁 集箱等 寿命分析用 a J a da dN C K n 物理性能 密度 比热容Cp 热导率 线膨胀系数 弹性模量E 电阻率R等 注 化学成分相近的材料 其物理参数也相近 基本上不受加工因素的影响 因此可以相互参考使用 金属材料相关知识 制造和运行要求的性能 变形能力 冷弯成形 热弯成形 可焊性 抗冷裂纹性能Ceq 0 4抗冷裂能力好 最高硬度试验 抗再热裂纹性能PSR 0无再热裂纹 插销试验或应力释放试验 无塑性转变温度 落锤试验测得T水 NDTT 金属材料相关知识 FATT FractureAppearanceTransitionTemperature 系列冲击试验注 焊缝的NDTT FATT明显高于母材 AKV值低于母材 耐蚀性 氢腐蚀 Cr W Mo V Ti Nb等能降低氢腐蚀倾向Cl 腐蚀 应力腐蚀 A钢避免敏化热处理 降低Cl 小于25ppm 消除应力S腐蚀 渗Al管 水冷壁 过热器 再热器550 700 用9 12 Cr钢 组织稳定性 高温长期服役 组织结构变化小而缓慢球化 石墨化 Al 250g t T 450 480 钢铁产品牌号的表示方法 钢铁产品牌号表示方法的基本原则 GB211 产品牌号的命名 采用汉语拼音字母 化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示 采用汉语拼音字母表示产品名称 用途 特性和工艺方法时 一般从代表该产品名称的汉字的汉语拼音中选取 原则上取第一个字母 钢铁产品牌号的表示方法 如QT400 18ZG12Cr1MoVF 沸腾钢GCr15 半镇静钢20GQ235AFZ 镇静钢20gA B C D 质量等级16MnRSA106Gr CH10Mn2NiMoAT91 P9112Cr1MoVG 标准订货验收索赔依据 ISO国际标准GB国家标准JB YB行业标准 机械 冶金 DG CD企业标准DL电力行业标准ASMESA213T91 P91ASTMA213T91 P91JIS日本DIN德国NF法国 标准 订货验收索赔依据 BS英国 OCT俄罗斯EN欧洲锅规容规通用标准 GB HB 专用标准 QB XY 强度计算及许用应力 依据 GB T9222 88 水管锅炉受压元件强度计算 强度计算及许用应力 各国安全系数 强度计算及许用应力 注 在强度设计上 美国是用第一强度理论 其它各国多是用第三强度理论 我国也是如此 关于屈强比 碳素钢和低合金钢 LMS 属于一类 屈强比Re Rm在0 6左右 中等强度结构钢属于一类 屈强比在0 7左右 A钢属于另一类 屈强比在0 4以下 蒸汽管道 P 和锅炉受热面管 T 蒸汽管道的工作条件及用钢要求蒸汽管道的工作条件 蒸汽管道包括主蒸汽管道 导汽管和再热蒸汽管道 其作用是输送高温 高压过热蒸汽 运行中 蒸汽管道主要承受管内过热蒸汽的温度和压力作用 以及由钢管重量 介质重量 保温材料重量 支撑和悬吊等引起的附加载荷的作用 管壁温度与过热蒸汽温度相近 其在蠕变条件下工作 同时还要承受低循环疲劳载荷的作用 蒸汽管道和锅炉受热面管子用钢 蒸汽管道 Pipe 用钢要求 应具有足够高的蠕变强度 持久强度和持久塑性 Dt 50 70MPa 持久塑性的延伸率不小于3 5 足够的组织稳定性 具有良好的工艺性能 特别是焊接性能要好 蒸汽管道和锅炉受热面管子用钢 选材原则 主要取决于工作温度 应优先考虑钢材的热强性和组织稳定性 用于蒸汽管道时所允许的最高使用温度应比用于受热面管的耐热温度低30 50 锅炉受热面管子的工作条件及其用钢 过热器管和再热器管的工件条件 Tube 布置在锅炉烟温最高的区域管壁温度高于管内介质温度约20 90 在产生蠕变的条件下工件在炉内承受高温烟气的腐蚀和磨损作用 锅炉受热面管子的工作条件及其用钢 水冷壁管的工作条件用于吸收炉膛中高温火焰和烟气的辐射热量 使管内工质受热蒸发 并起保护炉墙的作用 由于管内水流的冷却作用 管子本身的工作温度并不高 管子内壁易产生垢下腐蚀 外壁出现硫腐蚀 锅炉受热面管子的工作条件及其用钢 省煤器管的工作条件省煤器的作用是利用锅炉排烟加热锅炉给水布置在锅炉尾部 其工作温度不高管子外壁受到烟气中飞灰颗粒的磨损作用 锅炉受热面管子的工作条件及其用钢 过热器和再热器的用钢要求应具有足够高的蠕变极限 持久强度和持久塑性 组织稳定性好具有高的抗氧化性 氧化速度 0 1 y具有良好的冷热加工性能和焊接性能 锅炉受热面管子的工作条件及其用钢 水冷壁和省煤管的用钢要求应具有一定的室温和高温强度具有良好的抗热疲劳和传热性能具有良好的抗高温烟气腐蚀性能 耐磨性能和良好的工艺性能 特别是焊接性能 锅炉受热面管子的工作条件及其用钢 蒸汽管道和锅炉受热面管的检验国产低中压锅炉用无缝钢管的技术要求及质量检验应符合GB3087 99标准的规定 钢管的检验项目 试验方法及取样数量 国产高压锅炉用无缝钢管的技术要求及质量检验应符合GB5310 95标准的规定 进口锅炉钢管的技术要求及质量检验应符合订货标准或合同的要求 制造或更换锅炉管子时 必须按JB T3375 2002标准要求对入厂原材料进行抽检 包括检验项目 取样数量 试验方法及合格标准 蒸汽管道和锅炉受热面管子常用钢号特性及其应用范围 钢号钢种受热面管T蒸汽管道集箱P相近国外牌号20GC钢 480 430 St45 8 SA210A 1SA106B25MnGC Mn钢 480 430 SA210CSA106C15MoGMo钢 530 500 15Mo320MoGMo钢 530 500 SA209T1a15CrMoG1Cr 0 5Mo钢 550 510 T12P1213CrMo4412Cr2MoG2 25Cr 1Mo钢 580 565 T22P2210CrMo91012Cr1MoVGCr Mo V钢 580 565 12X1M 12Cr2MoWVTiB2Cr 0 5MoWVTiB 600 580 T23P23 G102 10Cr9Mo1VNb9Cr 1Mo V Nb 650 600 T91P91 蒸汽管道和锅炉受热面管子常用钢号特性及其应用范围 钢号钢种受热面管蒸汽管道 集箱相近国外牌号1Cr18Ni918Cr 9Ni 650 TP304H1Cr19Ni11Nb19Cr 11Ni Nb 650 TP347H15NiCuMoNb5 6 4 500 WB366Cr2W2Mo VNbB2 25Cr 1 5W VNbB 600 575 T23P237CrMoVTiB10 102 5Cr 1Mo VTiB 600 575 T24P2410Cr9W2MoVNbB9Cr 2W 0 5Mo 0 25V Nb 650 600 T92P9210Cr12W2MoVNbB12Cr 2W 0 5Mo 0 25V Nb 650 600 T122P122Super304H19Cr 9Ni 3Cu Nb N 700 Super304H 1Cr19Ni9Cu3NbN HR3C25Cr 20Ni NbN 700 SA213TP310HCbN 锅炉锅筒用钢 锅炉锅筒的工作条件 锅筒是锅炉中最关健的受压元件 其作用是接纳省煤器给水并进行汽水分离 向循环回路供水和向过热器输送饱和蒸汽 除去盐分获得良好的蒸汽品质 负荷变化时起蓄热和蓄水作用 锅筒是在一定的温度和压力下工作的 并承受水 汽介质的腐蚀作用 启停时 锅筒上下壁和外壁温差会导致很大的热应力 交变负荷导致低周疲劳损伤 锅炉锅筒用钢 锅炉锅筒用钢要求 良好的冶金质量 钢的纯洁度对锅筒钢板 特别是特厚板的脆性转变温度FATT有很大影响 因此 要求钢中S P等杂质和气体含量尽量低 以提高钢的纯洁度 除此之外 还要求钢板有良好的低倍组织 要求钢的分层 非金属夹杂 气孔 疏松等缺陷尽可能少 不允许有白点及裂纹 较高的室温和中温强度 中 低压锅炉Re 250 350MPa级钢 高压以上锅炉Re 400MPa 屈强比Re Rm不能太高 锅炉锅筒用钢 良好的塑性和韧性 较低的时效敏感性 A 24 28 较低的缺口敏感性 良好的焊接性能 手工焊 自动焊 电渣焊 和冷弯性能 焊接裂纹敏感性小 锅炉锅筒钢板的材质检验 国产锅炉锅筒钢板的材质检验国产锅炉锅筒用钢板的技术要求和质量检验应符合GB713 1997标准的规定 入厂原材料检验应按JB T3375 2002规定进行 包括检验项目 取样数量 试验方法及合格标准 进口锅炉锅筒钢板的材质检验进口锅炉锅筒钢板材质检验项目及合格标准 应按订货标准或合同要求 钢板抽样数量应符合JB3375的规定 钢号 锅炉锅筒常用特性及应用范围 钢号钢种强度级别应用范围相似国外牌号Re MPa 20gC钢245低 中压锅炉P265GHT 450 SA515Gr 6016MngC Mn钢265工作压力 5 9Mpa的P355GH中 低锅炉T 400 SA515Gr 6519MngC Mn钢315中 高压锅炉50 100MW19Mn6T 400 SA515Gr 7022MngC Mn钢275高压 超高压 亚临界锅SA299炉300MW以上T 400 13MnNiMoNbg合金钢390高压 超高压 亚临界锅DIWA353炉125MW以上T 400 13MnNiMo54 BHW35 锅炉锅筒常用钢号 特性及应用范围 钢号钢种强度级别应用范围相似国外牌号Re MPa 15NiCuMoNb5合金钢430锅炉 汽水分离器DIWA373T 500 15NiCuMoNb5 WB36 锅炉受热面吊挂和吹灰器用钢 锅炉受热面吊挂和吹灰器的工作条件 锅炉受热面吊挂直接与火焰或烟气相接触 且没有冷却介质冷却 故其工作温度很高 约为750 1000 主要用于固定受热面 所受载荷不大 吹灰器是利用蒸汽或水对锅炉管子受热面作定时短暂吹扫的组件 它用于吹去管子表面积灰或焦渣 防止在管子表面结渣 结焦 提高其传热效率 其工作温度约为800 1000 锅炉受热面吊挂和吹灰器用钢 用钢要求 对于受热面吊挂用钢 要求具有较高的抗氧化性 一定的热强性和较好的耐蚀性和工艺性能 对于吹灰器用钢 要求具有高的抗氧化性能 良好的抗腐蚀性能和较高的高温强度 锅炉受热面吊挂和吹灰器用钢 常用钢号及应用范围1Cr6Si2MoT工 700 1Cr18Ni9Ti 321 T工 900 1Cr20Ni14Si2 309S T工 1000 1Cr25Ni20Si2 310S T工 1100 锅炉受热面吊挂和吹灰用不锈钢棒和耐热钢棒的技术要求和质量检验应符合GB1220和GB1221标准的要求 锅炉构架用钢 工作条件 锅炉构架又称锅炉骨架 钢结构 是锅炉设备的主要组成部分 主要由梁 柱 顶板 护板 盖板 平台 楼梯 冷灰外壳等元件组成 其中梁和柱是最重要的受力元件 锅炉构架是锅炉本体主要承载部件 它承受着锅炉本体载荷和其他载荷 锅炉构架用钢 用钢要求 钢种的选择 根据构架的用途和性能要求 除板梁和柱采用普通低合金钢外 其余元件基本上采用普通低碳钢 足够的强度与刚度 适宜的脆性转变温度 良好的焊接性能 锅炉构架用钢 常用钢号及应用范围16MnQ345B梁 柱ASMESA36P355GH 19Mn6 其余用Q235A 吊杆用钢 工作条件 大型火电锅炉的水冷壁 锅筒 过热器 再热器 省煤器 受热面管集箱 蒸汽管道 煤粉输送管道 烟风道等部件是利用悬吊装置吊在锅炉构架顶梁或立柱上 因此 吊杆材料对确保悬吊装置安全可行性相当重要 吊杆承受很大的拉应力 有些吊杆在高温下长期工作 吊杆用钢 用钢要求 具有足够的室温和高温短时强度 在高温长期工作时应具有足够的热强性 耐热性和组织稳定性 具有较好的焊接性能和加工性能 吊杆用钢 常用钢号及应用范围钢种常用钢号最高工作温度 用途优质20350集箱碳素钢35400受热面SA675Gr 70425锅筒35CrMo500顶棚集箱12Cr1MoV550高温蒸汽管道 空气预热器用耐蚀钢 工件条件 空气预热器是利用烟气热量来加热燃烧所需空气的一种气 气热交换器 其主要作用是加热燃烧空气和降低排烟温度 从而强化燃烧和传热 提高锅炉效率 空气预热器只与锅炉机组容量和燃用燃料特性有关 而与主蒸汽参数无关 其类型主要有管式和再生式 容克式回转预热器 两种 空气预热器用耐蚀钢 用钢要求 耐硫酸露点腐蚀性好 有足够的室温力学性能 焊接性和冷热成形性好 传热效果好 空气预热器用材数量大 要考虑经济性 空气预热器用耐蚀钢 常用钢号中国GB417109CuPCrNi A美国ASTMA588Gr A日本新日铁S TEN1 3住友金属CR1A41 辅机用金属材料 加热器常用金属材料高压加热器 钢板19Mn6 BHW35 SA516Gr 70 16MnR等锻件 管板 20MnMo 20MnMoNb 16MnU型管 SA556C2 除氧器 复合钢板 基材C钢 复材不锈钢 如20g 32122 3 焊接材料及检验 种类 焊条焊丝焊剂焊带焊接方法 手工焊自动焊电渣焊堆焊等预热后热焊后热处理 PWHT 三区 焊缝熔合线热影响区HAZ 焊接方法及代号焊条电弧焊SMAW气焊OFW钨极气体保护焊GTAW融化极气体保护焊GMAW药芯焊丝电弧焊FCAW埋弧焊SAW电渣焊ESW摩擦焊FRW螺柱焊SW焊工考试焊接工艺评定 无损检测 目视VT超探UT涡探ET射线RT磁探MT渗透PT漏磁FLT FLUXLEAKAGETESTING 三检制 自检 互检 专检三按 按标准 按图纸 按工艺 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 1 原劳部发1996No 276号 96 8 19发布 97 1 1起执行 2 适用范围 本规程适用于承压的以水为介质的固定式蒸汽锅炉及锅炉范围内管道的设计 制造 安装 使用 检验 修理和改造 3 锅炉受压元件所用的金属材料及焊接材料等应符合有关国家标准和行业标准 材料制造单位必须保证材料质量 并提供质量保证书 金属材料和焊缝金属在使用条件下应具有规定的强度 韧性和伸长性以及良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能 锅炉受压元件修理用的钢板 钢管的焊接材料应与所修部位原来的材料牌号相同或性能类似 4 制造锅炉受压元件的金属材料必须是镇静钢 对于板材其室温时的A 18 对于碳素钢和C Mn钢室温时的Akv 27J 5 锅炉受压元件代用的钢板和钢管 应采用化学成分和力学性能相近的锅炉用钢材 锅炉受压元件和重要的承载元件的材料代用应满足强度和结构上的要求 且须经过材料代用单位的技术部门 设计 工艺 材研 同意 采用没有列入国家标准 行业标准的钢材代用时 代用单位应提出技术依据并报省级安全监察机构审批 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 6 采用研究的新钢号材料试制锅炉受压元件之前 钢材制造厂必须对此新材料的试验工作进行技术评定 参加评定的单位应有冶金 制造 使用 安全监察机构 标准等有关部门和单位 评定至少应包括下列内容 化学成分力学性能和组织稳定性 时效冲击 CVN FATT等 C钢 C Mn钢 350 合金钢 400 应提供持久强度 抗蠕变性能及长期时效稳定性数据 对于A钢 还应提供抗晶间腐蚀数据 抗氧化性 T使 500 抗热疲劳性 E 等 焊接性能 可焊性试验 接头力学性能 钢材的制造工艺 冶炼 铸造或锻 轧 成品热处理等 钢材的热加工性能 热冲压 热卷 热弯 热处理等 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 7 锅炉受压元件采用国外钢材 应符合以下要求 钢号应是国外锅炉用钢标准所列的钢号或者化学成分 力学性能 焊接性能与国内允许用于锅炉的钢材相类似 并列入钢材标准的钢号或成熟的锅炉用钢号 应按订货合同规定的技术标准或技术条件进行验收 对照国内锅炉钢标准如缺少检验项目 必要时还应补做所缺项目的检验 合格后才能使用 首次使用前 应进行焊接工艺评定和成型工艺试验 满足技术要求后才能使用 锅炉强度计算应采用该钢材的技术标准或技术条件所规定的性能数据进行 未列入标准的钢材或已列入标准的电阻焊锅炉管 应经主管安全监察部门同意 钢材生产单位生产国外钢号的钢材时 应完全按照该钢号国外标准的规定进行生产和验收 批量生产前应通过产品的鉴定 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 8 用于锅炉的主要材料如锅炉钢板 钢管和焊接材料等 锅炉制造厂应按有关规定进行入厂验收 合格后才能使用 对于质量稳定并取得劳动部安全监督机构产品安全质量认可的材料 可免于复验 否则 不能免于复验 9 锅炉受压元件用的钢材应有标记 生产过程中要做好标记移植 且便于识别 防止混料 10 锅炉受压元件用的焊接材料 使用单位必须建立严格的存放 烘干 发放 回收和回用管理制度 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 11 锅炉受压元件的焊接接头质量应进行下列项目的检验和试验 外观检查 无损探伤检查 力学性能试验 金相检验和断口检验 水压试验 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 12 锅炉受压元件的焊后热处理应符合下列规定 低C钢受压元件 30mm的对接接头或 20mm的T形接头 必须进行焊后热处理 合金钢受压元件焊后需要进行热处理的厚度界限 按锅炉专业技术标准的规定 异种钢接头焊后需要进行消除应力热处理时 其温度不应超过焊接接头两侧任一钢种的下临界点Ac1 对于焊后有产生延迟裂纹倾向的钢材 焊后应及时进行后热消氢或热处理 锅炉受压元件焊后热处理宜采用整体热处理 如果采用分段热处理 则加热的各段至少有1500mm的重叠部分 环缝局部热处理 焊缝两侧的加热宽度应各不小于壁厚的3倍 焊件与它的检查试件 产品试板 热处理时 其设备和规范应相同 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 13 焊接接头的力学性能试验 拉力试验20 70mm时取全焊缝金属拉力1个 20L 5do 70mm时取全焊缝金属拉力2个GB228 30mm时接头拉力 30合格标准 a 焊接接头的抗拉强度不低于母材规定值的下限 b 全焊缝金属试样的抗拉强度和屈服点不低于母材规定值的下限 如果母材抗拉强度规定值下限大于490MPa 且焊缝金属的屈服点高于母材规定值 则允许焊缝金属的抗拉强度比母材规定值下限低19 6MPa c 全焊缝金属试样的伸长率不小于母材伸长率规定值的80 弯曲试验 面弯1个 背弯1个 GB232合格标准 弯后试样上任何方向最大缺陷的长度 3mm 棱角开裂不计 冲击试验 12mm 焊缝冲击CVN3个 GB T229 10 10 55合格标准 三个试样的常温冲击吸收功平均值应不低于母材规定值 如无母材规定值时 应不低于27J 其中有一个不低于70 蒸汽锅炉安全技术监察规程 简称锅规 13 焊件接头的力学性能试验 金相检验 试样1个合格标准 a 没有裂纹 疏松 b 没有过烧组织 c 没有淬硬性马氏体组织 断口检验 1 200个合格标准 缺陷t 6t 6裂纹没有没有未熔合没有没有未焊缝深度 15 t 且 1 5mm总长度 10 周长内凹深度 25 t 且 1mm 20 t且 2mm气孔径向 30 t 且 1 5mm 25 t且 4mm轴向 周向 2mm 30 t且 6mm夹渣径向 25 t 20 t且 4mm轴 周向 30 t 25 t且 4mm密集气孔与夹渣没有每1cm2 5个 复验 a 拉力 弯曲 断口取双倍试样 b 冲击 再取3个试样 前后6个试样进行评定 压力容器安全技术监察规程 简称容规 1 质技监局锅发1999NO 154号99 6 25发布 2000 1 1起正式实施 2 压力容器划分 按压力容器的设计压力P分类低压 LP 0 1MPa P 1 6MPa中压 MP 1 6MPa P 10MPa高压 HP 10MPa P 100MPa超高压 UP P 100MPa 按压力容器在生产工艺过程中的作用原理分类反应压力容器 R 换热压力容器 E 分离压力容器 S 储存压力容器 C 压力容器安全技术监察规程 简称容规 2 压力容器划分 按压力容器中化学介质毒性程度划分 HG20660 a 极度危害 级 最高容许浓度 0 1mg m3b 高度危害 级 最高容许浓度0 1 1 0mg m3c 中度危害 级 最高容许浓度1 0 10mg m3d 轻度危害 级 最高容许浓度 10mg m3 压力容器类别第三类压力容器第二类压力容器第一类压力容器高压容器中压容器低压容器中压容器 介质 低压容器 介质 中压储存容器 介质 低压反应容器 介质 中压反应容器 介质 低压储存容器 介质 低压容器 介质 低压高压 中压管壳式余热锅炉Rm 540MPa材料制造的压力容器球形储罐 V 50m3 压力容器安全技术监察规程 简称容规 3 压力容器用材料的质量及规格 应符合相应的国家标准 行业标准的规定 压力容器材料的生产应经国家安全检察机构认可批准 压力容器制造单位从非材料生产单位获得压力容器用材料时 应同时取得材料质量证明书原件或加盖供材单位检验公章和经办人章的有效复印件 4 压力容器选材除应考虑力学性能和弯曲性能外 还应考虑与介质的相容性 压力容器专用钢材的P含量 0 030 S 0 020 并应符合GB150 钢制压力容器 的规定 用于焊接结构压力容器主要受压元件的C钢和低合金钢 其含C量 0 25 在特殊条件下如选用C 0 25 的钢材 Ceq 0 45 Ceq C Mn 6 Cr Mo V 5 Ni Cu 15 钢板的超声检测应按JB4730 压力容器无损检测 的规定进行 压力容器用钢板标准为GB6654和GB3531 锻件标准为JB4726 4728 压力容器安全技术监察规程 简称容规 5 压力容器受压元件采用国外材料应符合下列要求 应选用国外压力容器规范允许使用且国外已有使用实例的材料 其使用范围应符合材料生产国相应规范和标准的规定 并有该材料的质量证明书 制造单位首次使用前 应进行焊接工艺评定和焊工考试 并对成分 性能复验 满足使用要求后 才能投料制造 技术要求不得低于国内相应材料的技术指标 国内材料生产单位生产国外牌号的材料时 应完全按照该牌号的国外标准规定的冶炼方法进行生产 试验方法和要求等也应执行国外标准 批量生产前应通过产品鉴定并经国家安全监察机构批准 方可按本条规定的国外钢材对待 压力容器安全技术监察规程 简称容规 5 压力容器受压元件采用国外材料应符合下列要求 压力容器主要受压元件采用新研制的材料 包括国内外没有应用实例的进口材料 或未列入GB150等标准的材料试制压力容器 材料的研制生产单位应将试验验证资料和第三方的检验报告提交全国压力容器标准化技术委员会进行技术评审 并按规定办理批准手续 用于制造第三类压力容器的钢板必须复验 复验的内容为 表面质量 材料标志 化学成分 力学性能 冷弯性能 无损检测等 用于制造压力容器受压元件的焊接材料 应按相应标准制造 检验和选用 焊接材料必须有质量证明书和清晰 牢固的标志 压力容器制造单位应建立并严格执行焊接材料验收 复验 保管 烘干 发放和回收制度 压力容器用钢 1 容器用钢要求 较高的强度 包括室温及高温 中温 强度 在设计中屈服强度 抗拉强度 蠕变和持久强度都作为决定钢材许用应力的依据 锅炉汽包的壁温一般 370 压力容器钢板的工作温度一般在 20 560 为了减少壁厚 节约钢材 希望有较高的室温及高温强度 但从制造工艺性能和材料的低周疲劳特性等安全因素考虑 屈强比不宜太高 良好的塑性 韧性和冷弯性能 较低的缺口敏感性 从压力容器的安全性考虑 则只有在具有足够韧性的情况下 才能避免发生脆性破坏 评定钢材的韧性一般采用CVN试样测定冲击韧性 随着断裂力学的发展 已较普遍采用裂纹张开位移 COD 值 c来评定钢材的韧性 良好的焊接性能 钢板在加工过程中有大量的焊接工序 常用的焊接方法有手工焊 自动焊 电渣焊 气体保护焊等 压力容器用钢 1 容器用钢要求 良好的冶金质量 要求钢中S P等杂质和气体含量尽量低 以提高钢的纯净度 钢的纯净度对汽包钢板特别是特厚板的断口形貌转变温度FATT有很大影响 还要求钢板有良好的低倍组织 要求钢的分层 非金属夹杂 气孔 疏松等缺陷尽可能少 不允许有白点及裂纹 良好的抗低周疲劳性能 锅炉汽包和压力容器在服役期内要经受多次启动 停止 变负荷运行 在制造时还要经受水压试验 这样受压元件除了受稳定负荷外 还要承受多次应力循环 105次 在低周疲劳的条件下 要求钢材具有良好的抗低周疲劳性能 关于低周疲劳的强度计算一般采用ASME 86低周疲劳LCF设计曲线 压力容器用钢 2 压力容器常用钢板标准 中国GB713GB6654GB3531GB150GB6653GB6655 美国SA240SA299SA302SA387SA515SA516A588 德国DIN17155DIWA353 13MnNiMo54 15NiCuMoNb5 WB36 DIWA373 日本JISG3103G3115G3166G3188G3199G3120G41063 常用钢管标准GB T18984 200316MnDG10MnDG09Mn2VDG06Ni3MoDG 45 100 GB18248 200037Mn34Mn2V30CrMo35CrMoGB6479 200016Mn15MnV15CrMo12Cr2Mo1Cr5MoGB T5312 1999320360410460490GB T8162 1999GB T8163 19991020Q295Q345GB T15574 95GB9948 2006102015CrMo1Cr5MoGB T8170YB T5137 1998GB T2975GB T5777 1996C5orC8Q 321088HGF002 2007 ASTMA519 2003 GB T7735 2004A BGB T2102 2006GB T17395 1998GB T17505 98GB T12606 1999L4 压力容器用钢 4 低温容器用钢 T设 20 的压力容器 低温容器受压元件用钢必须是镇静钢 由于钢材随着使用温度会由延性状态转变为脆性状态 降低了抗冲击性能 因此 对低温容器用钢提出了较严格的抗冲击性能要求 且要求焊接性能良好 由于低温容器存在冷脆破坏的危险性 故对设备设计选材及制造提出了较高的要求 GB3531SA662A735JISG3126G3127BS3603NFA36 208 压力容器用钢 5 抗氢设备钢石油 化工 煤等转化设备 要与H或H的混合介质相接触 H能使钢变脆 降低钢的Re Rm A Akv 乃至造成容器的脆裂 所以 制造与H相接触的设备 要用抗氢钢 决定H损伤的因素有 T P 钢的成分 组织等 H损伤的类型 H脆 H腐蚀在H压和温度条件不是太苛刻时 可以用C钢 Mo钢 C Mn钢 Cr Mo钢等 在低合金抗H钢中 12Cr2Mo1 2 25Cr 1Mo 钢是抗氧化性 蠕变强度 抗H蚀能力等综合性能最佳的一个钢种 它还具有良好的淬透性 因此 广泛用于制造石油精炼用压力容器 特别是加H脱S装置中应用的较多 当H压和温度条件苛刻 除H外还有腐蚀介质作用时 常用Cr Ni奥氏体钢 压力容器用钢 5 抗氢设备钢常用钢种使用温度范围 钢种使用温度范围 C钢 10 3500 5Mo钢400 5001Cr 0 5Mo钢450 5501 25Cr 0 5Mo钢527 5752 25Cr 1Mo钢550 6005Cr 0 5Mo钢200 6009Cr 1Mo钢450 60018Cr 8Ni系奥氏体钢600 80025Cr 12Ni系奥氏体钢800 120025Cr 20Ni系奥氏体钢800 1200 压力容器用钢 6 球罐用钢CF 60CF 6280CCF CrackFree 钢是一种高强度低裂纹敏感性新钢种 其优点在于焊前不预热或稍加预热 50 而不产生裂纹 具有优良的焊接性能和