文档介绍：第七章锅炉与汽轮机用及事故分析
11/11/2017
1
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。
电厂对管路管道用钢有下列要求:
(1)足够高的蠕变强度、持久强度和良好的持久塑性。
(2)高的抗氧化性能和耐腐蚀性。
(3)足够的组织稳定性。
(4)良好的工艺性能,特别是焊接性能要好。
11/11/2017
2
以上三式中:
——钢在T温度下的屈服强度;
——钢在T温度下的抗拉强度;
——钢在T温度下断裂时间为105h的持久强度;
n——安全系数
选择锅炉管道用钢,其主要依据是其工作温度。进行强度计算时,必须确定在工作温度下的许用应力[σ]。
根据JB2194-77的规定,对锅炉所用的低碳钢、低锰碳钢及低碳锰钒钢在380℃以下,其他低合金耐热钢在420℃以下,许用应力[σ]按下式计算:
在380℃或420 ℃以上除按上式计算外,还需按持久强度计算许用应力[σ]:
[σ]=
[σ]= 或[σ]=
11/11/2017
3
(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:
11/11/2017
4
≤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,%~%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。
≤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。
我国在发展普通低合金钢时,结合我目的资源情况,提出以12MnMoV钢替代15CrMo钢。
11/11/2017
5
≤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,%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=%、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℃。
11/11/2017
6
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