电厂金属材料.ppt

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电厂金属材料相关知识2013年12月,

（一）金属材料的基础知识,1、金属材料的基本结构2、钢的分类3、合金元素对金属材料性能的影响4、金属材料的力学性能5、钢的热处理,

（一）金属材料的基础知识,1、金属是一种晶体物质。

典型的晶体结构有：

体心立方、面心立方、密排六方。

（一）金属材料的基础知识,2、钢的分类可以按冶炼方法、化学成分、供货状态、用途等分类。

按化学成分碳素钢、合金钢2.1碳素钢：

Mn%0.8%0.9%、Si%0.4%工业纯铁：

C%0.04%；按含碳量分低碳钢：

C%0.25%；中碳钢：

C%0.25%0.60%；高碳钢：

C%0.60%。

（2.11%）火电厂用钢含碳量一般均在0.25%以下,

（一）金属材料的基础知识,2.2合金钢按钢中所含合金总量低合金钢：

合金元素总量；中合金钢：

合金元素总量10；高合金钢：

合金元素总量10。

（一）金属材料的基础知识,3、合金元素对金属材料性能的影响铬（Cr）：

在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。

铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。

镍（Ni）：

镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。

镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。

但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。

钼（Mo）：

钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力（长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变）。

结构钢中加入钼，能提高机械性能。

还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。

在工具钢中可提高红硬性。

钒（V）：

钒是钢的优良脱氧剂。

钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。

钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

（一）金属材料的基础知识,锰（Mn）：

在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.300.50%。

在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。

含锰1114%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。

锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。

钛（Ti）：

钛是钢中强脱氧剂。

它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。

改善焊接性能。

在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。

钨（W）：

钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。

钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。

在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。

（一）金属材料的基础知识,4、金属材料的力学性能强度：

材料在静载荷作用下所表现出来的抵抗塑性变形和断裂的能力。

a）屈服强度：

材料在承受外力时，当外力不再增加而继续发生塑性变形的现象叫屈服，开始产生屈服现象时的应力，叫屈服强度。

b）抗拉强度：

指试样在拉断前所承受的最大应力。

塑性：

指金属材料产生塑性变形而不破坏的能力。

硬度：

指金属表面抵抗其他更硬物压入的能力。

疲劳：

金属材料在远低于其屈服强度的交变应力长期作用下发生断裂的现象。

（一）金属材料的基础知识,5、钢的热处理1）改善钢的性质，通常可以通过两种途径来实现：

调整钢的化学成分；对钢进行热处理。

2）钢的热处理是指对钢在固态下加热，保温和冷却，以改变其内部组织结构，从而改变钢的性能的一种工艺法；3）目的在于充分发挥材料潜力、节约钢材、提高产品质量、延长使用寿命；4）根据加热、冷却和处理方式的不同，热处理可分为以下几种：

普通热处理：

退火、正火、淬火、回火表面热处理：

表面淬火、化学热处理。

热处理中的加热温度、保温时间、冷却速度为三大工艺参数。

（一）金属材料的基础知识,退火：

将钢件加热到AC1或AC3以上某一温度，保温一定时间后随炉冷却，从而得到近似平衡组织的热处理方法。

目的：

降低硬度，细化晶粒，提高强度，塑性和韧性，消除内应力等正火：

将钢加热到AC3或Accm以上4060，保温后从炉中取出空冷的热处理方法。

目的：

低碳钢：

细化晶粒、均化组织、改善性能中碳钢：

提高强度、硬度高碳钢：

消除网状Fe3C淬火：

将钢加热到临界点以上（AC3或AC1+3050）经过保温使钢组织全部转变为A，然后快速冷却、淬火得到M组织的一种热处理方法。

（一）金属材料的基础知识,目的：

提高钢的强度和硬度，增加耐磨性，以及在随后的回火过程中获得高强度和高韧性相配合的性能。

回火：

将淬火后的钢材加热到A1（723）以下某一温度,保温一段时间,然后在空气或油中冷却的一种热处理方法.目的：

降低钢材的脆性，消除内应力、稳定工件尺寸，获得新要求的机械性能。

（一）金属材料的基础知识,

（二）电站常用钢管用钢,高温过热器T91中过一、中过二12Cr1MoV/T91低过15CrMo高再TP304低再12Cr1MoV水冷屏、水冷壁SA-210C省煤器15CrMo,

（二）电站常用钢管用钢,

（二）电站常用钢管用钢,

（二）电站常用钢管用钢,

（二）电站常用钢管用钢,（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,一、CFB锅炉防磨防爆主要检查的部位锅炉磨损主要发生在膜式壁、过热器、再热器、省煤器、空气预热器、风帽以及浇注料等部位,（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,1、膜式水冷壁的主要检查部位：

与卫燃带的交界处燃烧室下部密相区膜式壁的对接焊缝处炉膛四角区域水冷壁布风板与落渣管结合处膜式壁上的突起物分离器入口附近鳍片浇注料根部,（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,2、过热器的主要检测部位：

高温过热器管排的护瓦。

中温过热器最外侧管子。

管子的对接焊缝。

过热器管排之间是否有错列现象。

浇注料根部鳍片穿墙管。

（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,3、再热器的主要检查部位：

再热器最外侧的管子。

管子的对接焊缝。

再热器管排之间是否有错列现象。

浇注料根部鳍片穿墙管。

（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,二、锅炉“四管”泄漏的原因

（1）受热面机械磨损导致泄漏

（2）热应力交变撕裂造成泄漏（3）过热超温造成泄漏（4）焊接质量不过关导致泄漏,（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,三、影响炉内磨损的因素颗粒速度、烟气速度、受热面温度、烟气成分、物料循环方式、床料特性、燃烧特性、受热面材料特性、冲刷角度、磨损时间、受热面结构、受热面布置方式和炉膛日常维护等。

（三）CFB锅炉防磨防爆相关知识,四、现有CFB防磨技术1、主动防磨技术改变流场结构，降低产生磨损的涡流，防磨梁的使用。

2、被动防磨技术通过结构优化、增加易磨部位管子的厚度或者增加护瓦、金属喷涂。

（四）焊接基础知识,1、焊接街头的组成焊接接头由焊缝+熔合区+热影响区组成,（四）焊接基础知识,2、不同材料焊缝的典型组织和性能低碳钢和低合金钢组织：

铁素体珠光体性能：

强度较低，塑性、韧性高耐热钢（含Cr5）组织：

珠光体部分淬硬组织性能：

强度高于，但塑性、韧性比差；一定的高温强度,（四）焊接基础知识,耐热钢（含Cr512）组织：

贝氏体或马氏体性能：

强度高，塑性、韧性一般偏低；较高的高温强度奥氏体钢组织：

奥氏体（少量铁素体）性能：

强度较低，塑性、韧性高；较高的高温强度和抗氧化性,（四）焊接基础知识,3、典型的焊接缺陷咬边,（四）焊接基础知识,焊瘤,凹坑,（四）焊接基础知识,烧穿,未焊满,a、b）焊缝超高c）表面粗糙d）错边e）塌陷f）表面气孔g）弧坑缩孔,（四）焊接基础知识,4、焊接作业注意事项4.1存放一年以上的焊接材料用于重要部件焊接时，如对其质量产生怀疑，应重新做出鉴定4.2焊条、焊剂在使用前应按照其说明书的要求进行烘焙，重复烘焙不得超过两次。

焊接重要部件的焊条，使用时应装入保温温度为80110的专用保温筒内，随用随取。

4.3锅炉受热面管子焊口，其中心线距离管子弯曲起点或联箱外壁或支架边缘至少70mm，同根管子两个对接焊口间距离不得小于150mm。

4.4焊件下料与坡口制备宜采用机械加工的方法；4.5焊接接头有超过标准的缺陷时，可采取挖补方式返修。

但同一位置上的挖补次数一般不得超过三次，耐热钢不得超过两次。

（四）焊接基础知识,4.6管子、管道的外壁错口值不得超过以下规定：

a）锅炉受热面管子：

外壁错口值不大于10壁厚，且不大于1mm：

b）其他管道：

外壁错口值不大于10壁厚，且不大于4mm。

4.7焊件组对时一般应做到内壁（根部）齐平，如有错口，其错口值应符合下列要求：

a）对接单面焊的局部错口值不得超过壁厚的10，且不大于1mm；b）对接双面焊的局部错口值不得超过焊件厚度的10，且不大于3mm。

（五）受热面管子换管要求,石墨化4级、球化5级、老化5级、102钢碳化物颗粒3-4微米、奥氏体钢相析出；管材性能低于标准的要求；管子外表面有宏观裂纹和明显鼓包；过热器管和再热器管外表面氧化皮厚度超过0.6mm；低合金钢管外径蠕变应变大于2.5%，碳素钢管外径蠕变应变大于3.5%，T91、T122类管子外径蠕变应变大于1.2%；奥氏体不锈钢管子蠕变应变大于4.5%；,（五）受热面管子换管要求,管子壁厚减薄量（管壁磨损超过1/3原始厚度）及腐蚀深度超出GB9222的规定；微观检查发现晶界氧化裂纹深度超过5个晶粒或晶界出现蠕变裂纹；奥氏体不锈钢管及焊缝产生沿晶、穿晶裂纹，特别要注意焊缝的检查；,（六）常见磨损及失效现象,吹损现象,硬伤,（六）常见磨损及失效现象,浇注料根部磨损,（六）常见磨损及失效现象,水冷壁鳍片（密封条），焊接质量差，未焊满,（六）常见磨损及失效现象,管壁高温腐蚀,防磨涂层起皮,（六）常见磨损及失效现象,咬边咬边将减少母材的有效截面积、在咬边处可能引起应力集中、特别是低合金高强钢的焊接，咬边的边缘组织被淬硬，易引起裂纹。

（六）常见磨损及失效现象,焊口热影响区开裂,焊口母材上有裂纹，母材鼓包,（六）常见磨损及失效现象,长期过热爆管,（六）常见磨损及失效现象,短时超温爆管,（六）常见磨损及失效现象,1级球化,2级球化,3级球化,4级球化,5级球化,12Cr1MoVG的球化级别,（六）常见磨损及失效现象,12Cr1MoVG蠕变,不妥之处欢迎批评指正谢谢！