电厂金属材料与实训教学课件作者洪景娥冯刚主编第6章节电厂典型金属部件用钢及事故分析课件幻灯片
54页1、2019/6/8,1,第六章 电厂典型金属部件用及事故分析,2019/6/8,2,第一节 锅炉受热面管、蒸气管道用钢,一、过热器和再热器的工作条件 过热器用于将饱和蒸汽加热成具有额定温度的过热蒸汽,而再热器则是用于将汽轮机高压缸(或中压缸)排出的蒸汽重新加热到某一温度的再热蒸汽。 运行中,两种管子的管壁温度高于管内介质温度约2090。它们是在长期高温应力作用下,即是在产生蠕变的条件下工作的。过热器管和再热器管均布置在锅炉烟温较高的区域,运行过程中内壁受高温蒸汽腐蚀,外壁承受高温烟气的腐蚀和飞灰的磨损作用。 二、过热器管和再热器管的选材要求 1应具有足够高的蠕变极限、持久强度和持久塑性,并在高温下长期运行过程中具有相对稳定的组织。对于同一钢号,按热强性能来说,用于过热器管时,其允许的最高使用温度,可比用于蒸汽管道高出3050; 2具有高的抗氧化性能,所用钢材在工作温度下的氧化速度应小于0.1mma; 3具有良好的冷热加工工艺性能和焊接性能。,2019/6/8,3,三、水冷壁管的工作条件 水冷壁管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。运行中,由于管
2、内水流的冷却作用,管子本身的工作温度并不高,但锅炉给水水质不好时,管子内壁容易产生垢下腐蚀,燃料中含硫量高时,管子外壁还会出现硫化物的高温腐蚀。这些腐蚀都将影响锅炉的安全运行。 四、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,以降低排烟温度,节约燃料。省煤器布置在锅炉烟气温度较低的区域,管内工质为温度不高的水,其工作温度不高,但是温度波动较大,省煤器出口部分蛇形管容易产生疲劳损伤。此外,管子外壁在运行时还要受到烟气中飞灰颗粒的磨损作用。,2019/6/8,4,五、水冷壁管和省煤器管的用钢要求 1应具有一定的室温和高温强度,以便管壁厚度不致于过厚,从而有利于加工并获得良好的传热效果。 2具有良好的抗热疲劳性能和传热性能,以防因热疲劳损伤而导致过早的损坏。 3具有良好的抗高温烟气腐蚀性能,并要求耐磨损性能、工艺性能良好,尤其是焊接性能良好。 六、蒸汽管道的工作条件 蒸汽管道的作用是输送高温、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,即蒸汽管道是在产
3、生蠕变的条件下工作的。在锅炉启停和变负荷工况下,它还要承受周期性变化的载荷和热应力的作用,2019/6/8,5,七、蒸汽管道用钢要求 1应具有足够高的蠕变强度、持久强度和持久塑性。 一般要求钢材在工作温度下的持久强度平均值不低于5070MPa;在整个运行期内允许累积的相对蠕变变形量不高于2;持久强度和蠕变极限的分散范围不超过20;持久塑性的延伸率不小于35。 2在高温下长期运行过程中应具有相对稳定的组织。 3蒸汽管道的热加工和焊接的工作量很大,钢材应有良好的工艺性能,特别是焊接性能要好。 八、锅炉受热面、蒸气管道用钢介绍 (一)壁温不大于450的过热器管及壁温不大于425的蒸汽管道 一般采用优质碳素结构钢,常用的是20、20G钢。20G除基本性能与20钢相同外,还增加了对高温性能的要求。该类钢的塑性、韧性及焊接性良好,在450以下具有足够的强度,在530以下具有良好的抗氧化性能,无回火脆性,但长期在450以上使用会发生珠光体的球化和石墨化,使钢的蠕变极限和持久强度降低,2019/6/8,6,(二)壁温不大于550的过热器管及壁温不大于510的蒸汽管道 钼钢15Mo、16Mo是成分最简单
4、的低合金热强钢。其热强性能、抗腐蚀性能和稳定性能都优于碳素钢,工艺性能与碳素钢相当。但在500550下长期使用,其组织稳定性不佳,有珠光体球化和石墨化倾向,使钢的蠕变极限和持久强度降低。严重石墨化还会导致钢管的脆性断裂。 在钼钢的基础上加如铬,发展了15CrMo铬钼钢。由于加入了铬元素,提高了碳化物的稳定性能,有效地阻止了石墨化倾向,并使钢的热强性能提高,而又不影响其他工艺性能。但铬钼钢会发生珠光体球化和合金元素再分配现象,从而导致材料热强性能下降。当温度超过550时,该类钢抗氧化性能迅速降低,热强性能也明显下降。铬钼钢国外类似钢号有日本STBA22、 STBA23、STPA22、STPA23,美国T12、T11、P12、P11,德国13CrMo44钢等,2019/6/8,7,(三) 壁温不大于580的过热器管及壁温不大于550的蒸汽管道 在此温度范围内的管道可选用低合金热强钢12CrlMoVG、2.25Cr-1Mo钢等。 12CrlMoVG钢具有较高的热强性能和持久塑性,580时表面能形成致密的氧化物保护膜,有足够的抗氧化性能、良好的焊接性能。该钢在高温下长期运行,会出现珠光体球化现
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