锅炉常用金属材料的性能 演示文稿.ppt

讲课主要内容 锅炉常用金属材料的性能 讲课主要内容 锦能公司锅炉承压部件用钢主要性能 概述锅炉主要承压部件金属材料性能简介结束语 概述 在机械 工程等工业领域中 采用的材料种类及品种繁多 涉及范围及其广泛 随着生产的迅速发展 特别是电子产业 航空航天技术的突飞猛进 不断地对材料的性能提出了愈来愈高的要求 而传统单一材料往往不能全面满足强度 韧性 重量和稳定性等方面的要求 为使各种材料之间的优点互补 获得性能更加优越的材料 人们研制出各种新型复合材料 就是由两种或两种以上不同材料的组合材料 其性能通常兼有组成材料的各种优点 有着非常广阔的发展前景 中国经过几十年的努力 钢铁工业已同过去的仅能生产100多个钢种 400多个品种的钢材发展到现在能生产1000多个钢种 4万多个品种的钢材 特别是国防工业和高精尖技术 包括原子弹 氢弹 导弹 核潜艇 通讯卫星 火箭等需要的关键金属材料 都已由国内自行研制开发成功 最大限度满足了其需要 随着我国国民经济的快速发展 在电力领域 电力建设突飞猛进 电网方面 500kv超高压输电线路已成为电网中的骨干网架 电网规模不断扩大 跨省 跨地区的大区电网已形成 电源方面 装机百万千瓦及以上的大型火力发电厂不断涌现 单机容量为300MW 600MW 1000MW的机组已相继成为电网中的主力机组 蒸汽参数已从高压 超高压发展到亚临界 超临界 火力发电厂锅炉容量也逐渐由400T H发展到2093T H 3190T H 锅炉负荷增加表明炉膛容积热负荷也在增大 对锅炉受热面的管材提出了更高的要求 概述 一 锅炉受热面在运行中由于所处环境非常恶劣 所以热管失效的问题锅炉向大容量 高参数方向发展 热管失效的问题将更加突出 全面深入了解锅炉各部件用钢 了解各部件钢材的组织性能 掌握锅炉各部件的失效机理 采取有效的预防手段 治理手段是保证锅炉机组安全 经济运行的基础 各级受热面在设计的初级阶段材质选用的主要性 锅炉运行过程中 对锅炉受热面管材的要求 锅炉主要承压部件金属材料简介 主蒸汽管道主蒸汽管道材质为P91 T91 钢属改良型9Cr 1Mo高强度马氏体耐热钢 T P91钢是美国在9Cr1Mo耐热钢基础上改进的比较成熟的锅炉与压力容器用钢 1984年纳入ASME锅炉与压力容器规范SA213 它具有热强性好 强韧性高 淬透性好 可空淬至200mm 可焊性良 热导率高 线胀系数小 抗蚀性和价格居于T P22和TP304H之间 T P91钢由于其优异的综合性能 它是世界上许多高蒸汽参数的发电机组主选材料之一 1995年该钢以 10Cr9Mo1VNb 牌号正式列入国家标准GB5310 95 但是 我国就该钢的冶金热力学 合金化原理 强化机理 组织结构等冶金和材料的一些理论问题上的认识尚欠深入和全面 甚或不妥与误解 国产化的生产制造工艺实践和工程应用效果还不理想 目前 我国生产制造的T P91钢管的质量仍不尽如人意 但经过优化工艺后使国产T P91钢获得了强化所需的组织和结构 组织结构达到了进口T P91钢管的水平 其综合力学性能达到了进口管的水平 给水管道 给水管道的正常运行最高给水温度为302 4 给水管道材质为WB36钢即15NiCuMoNb5无缝钢管 WB36 15NiCuMoNb5 钢在300MW及300MW以上火电机组中广泛使用 替代A106B St45 8 WB36钢使用后可以大大降低材料成本 显著改善管系的应力条件 已成为目前国内外高参数火电机组主给水管的首选材料 WB36钢是在碳锰钢的基础上加入Ni Cu Mo Nb合金而得到的一种合金钢 WB36 15NiCuMoNb5 钢 碳当量高 焊接性比St45 8 A106B等传统碳钢差 容易出现焊接质量问题 冷再管道 锦能公司锅炉再热冷段管道主管采用A672B70CL32有缝电熔焊钢管812 8 18 26 替代A106B无缝钢管812 8 21 有缝焊接钢管比A106B无缝钢管便宜很多 正常运行最高排汽温度为360 报警温度为390 跳闸停机温度为410 设计联络会上 日立公司确认再热冷段管道的设计温度为385 A672B70CL32电熔焊钢管的最高允许使用温度为427 并已在国内300MW及以上机组的再热冷段管道上大量采用 故再热冷段管道采用了A672B70CL32电熔焊钢管 A672B70CL32为高温 高压用碳素钢 见美国ASME标准 相当于国产20G 用E5015焊条 焊丝用J50焊丝 焊接性能较好 热再管道 锦能公司锅炉再热热段管道主管采用P22钢材 是采用按德国DIN17175 59标准生产的10CrMo910耐热钢 相当于国产的2 25Cr1Mo耐热钢 供货状态下显微组织为贝氏体 铁素体 国产相当于12Cr2Mo钢 最普遍使用的合金热强钢 持久塑性好 当延伸率达到3 5 时才开始蠕变第三阶段 广泛用于火电 核电 石化各种受热面管道 应用于壁温在580 以下的过热器管 壁温在570 以下的集箱和蒸汽管道 汽包及下水包 材质SA299是碳锰钢板 主要用于锅炉汽包和压力容器的筒体 国内相应牌号16MnR 容器板 或16Mng 锅炉板 实际使用的厚度一般大于60mm 由于国内厚板的性能不够稳定 大于100mm时一般使用进口材料 A299钢 ASTM牌号 为C Mn Si系钢种 是一种中碳 锰 硅钢 具有良好的综合力学性能和加工性能 近年来已在电站锅炉行业中得到广泛应用 锅炉筒体拼装时 其对接接头可分为A B两种类型 A类接头为筒体的纵缝 B类接头为筒体的环缝 两类接头都是锅炉筒体的重要焊缝 焊缝要求全焊透 SA299的化学成分 碳 0 28 锰 0 84 1 52 磷 0 035 硫 0 040 硅 0 13 0 45SA299的机械性能 抗拉强度 515 655 MPa 屈服强度 290 MPa 延伸率 19 锅炉受热面材质 SA210C 钢SA 210C 25MnG 是ASMESA 210标准中的钢号 是锅炉和过热器用碳锰钢小口径管 珠光体型热强钢 我国于1995年将其移植到GB5310 定名为25MnG 其化学成分简单 除碳 锰含量较高外 其余与20G相近 故其屈服强度较20G高约20 左右 而塑 韧性则与20G相当 该钢的生产工艺简单 冷热加工性能好 用其代替20G 可以减薄壁厚 降低材料用量 还可以改善锅炉的传热状况 其使用部位和使用温度与20G基本相同 主要用于工作温度低于500 的水冷壁 省煤器 低温过热器等部件 锅炉受热面材质 15CrMoG 1 冶炼 采用电炉 平炉或纯氧顶吹转炉加炉外精炼工艺 2 锻轧 始锻温度为1200 终锻温度 850 锻后堆冷 3 冷热弯曲加工 对小口径管 可以进行冷弯 弯后不需要进行热处理 对大口径管 当壁厚为10 20mm 弯曲半径 3倍钢管外径时 可进行冷弯 但冷弯后要进行高温回火处理 对于壁厚 20mm的大口径管 需要热弯 热弯时的加热温度约为960 终弯温度应 800 热弯后还应进行正火加回火处理 4 热处理 15CrMoG钢管在正火加回火状态使用 GB5310 95规定的热处理制度为 正火温度930 960 回火温度680 720 周期式炉保温时间 2小时 连续式炉保温时间 1小时 当热轧钢管的终轧温度符合规定的正火温度 可用热轧代替正火 热处理后的组织为珠光体加块状铁素体 回火时应注意不要使回火温度接近或超过AC1温度 否则在回火加热时会发生部分奥氏体转变 产生少量马氏体或针状贝氏体 导致钢管的热强性能降低 焊接 该钢的焊接性良好 可进行碰焊 电弧焊等 手工电弧焊焊条采用热307 气体保护焊采用H13CrMoA 或TIG R30 小口径薄壁管一般可不进行焊前预热和焊后热处理 锅炉受热面材质 12Cr1MoVG 1 冶炼 采用碱性电弧炉或平炉冶炼 2 锻造 始锻温度为1180 1145 终锻温度 850 锻后堆冷 3 穿孔 加热温度1180 1220 保温10分钟后出炉穿孔 穿孔温度1180 1165 堆冷 4 冷拔 进行770 780 保温1小时空冷的软化处理 5 冷热弯曲加工 对小口径管 可以进行冷弯 弯后需要进行600 650 的退火处理 热弯时的热弯温度为980 1020 热弯后还应按 11 的钢管热处理制度进行热处理 6 热处理 12Cr1MoVG钢管对热处理比较敏感 正火温度 回火温度 保温时间和冷却速度 对钢的组织和持久强度都有一定的影响 GB5310 95规定的热处理制度为 正火温度980 1020 保温时间按壁厚每毫米1分钟记 但不少于20分钟 回火温度720 760 周期式炉保温时间 2小时 连续式炉保温时间 1小时 当壁厚 30 40mm时 应进行强制冷却 当壁厚 40mm时 应进行调质处理 淬火温度为950 990 回火温度720 760 周期式炉保温时间 2小时 当热轧时的终轧温度为980 1020 时 可用热轧代替正火 热处理后的组织为珠光体加块状铁素体 焊接 该钢的焊接性良好 手工电弧焊焊条采用热317 E5515 B2 V 钨极氩弧焊采用TIG R31焊丝 气焊采用H08CrMoV焊丝 小口径薄壁管一般可不进行焊前预热和焊后热处理 锅炉受热面材质 TP347H钢性能 TP347H钢是用Nb稳定的CrNi奥氏体热强钢 具有较高的热强性和抗晶间腐蚀性能 在碱和很多酸中 在海水中都有很好的耐腐蚀性 抗氧化性能好 是目前用于制造大型机组锅炉受热面管子的热强不锈钢 该钢还具有良好的弯管和焊接性能 好的组织稳定性 1Cr19Ni11Nb已列入我国高压锅炉用无缝钢管标准 与TP347H钢相当的钢号还有美国的TP347 日本的SUS347TB SUS347TP 我国的1Cr19Ni11Nb 0Cr18Ni11Nb 前苏联的 18 12 等 锅炉受热面材质 TP347H钢性能 1 热加工 始锻温度1150 1200 终锻温度 900 由于奥氏体钢的导热性差 变形阻力大 锻轧前应均匀加热 宜选用较大的压下量和较高的终锻温度 以获得良好的性能和减少形成裂纹的可能 2 冷加工 冷变形能力非常好 可以进行冷轧 冷拔 弯曲 卷边 折叠和深冲等冷作成型工艺 极限拉伸系数2 08 工作拉伸系数1 8 1 9 由于钢的冷作硬化能力很强 当冷加工工序变形量很大时 建议插入中间固溶热处理 对于锅炉钢管 冷成形后应进行1177 28 至少保温30分钟的固溶处理 3 热处理 在固溶状态使用 热处理装炉前应清除掉所有油膜 润滑脂及其他化合物 以杜绝增碳现象 我国GB5310 95标准对于热轧 挤 扩 管 固溶处理温度为 1050 冷拔 轧 管 固溶处理温度为 1095 日本住友金属工业株式会社钢管制作所对冷拔锅炉钢管规定的固溶处理温度为1190 1230 至少保温2 6分钟 水冷 美国燃烧工程公司规定锅炉用冷拔钢管在进行任何加工以前 应进行1177 14 保温15 30分钟的固溶处理 全部焊接和成形工序完成后 应进行1177 28 至少保温30分钟的固溶处理 钢的稳定化处理温度为850 900 4 焊接 该钢的焊接性能良好 手工焊可采用奥132 奥137 或美国牌号E347 15等焊条 同种钢焊接时 采用氩弧焊打底 焊丝 2mm 18 8Ti氩弧焊丝 电焊盖面 异种钢焊接时的焊接方法主要有自动氩弧焊 GTAA 熔化极气体保护焊 GTA 手工氩弧焊 GTA 及手工电弧焊 SMA 手工焊焊后一般不需要进行热处理 锅炉钢管焊后要求进行1177 28 至少保温30分钟的固溶处理 结束语 锅炉的金属监督是九项技术监督中重要的一项监督 它的体系的完善 监督是否达到受控水平 监督的成败将直接影响到锅炉机组的安全运行 所以对于我们检修人员