锅炉金属材料.ppt

第一节 锅炉受压元件用金属材料 锅炉的受压元件都是在承压状态下工作的，有些还要同时承受高温或腐蚀的作用，因而工作条件十分恶劣。若锅炉在使用过程中发生破坏性事故，则将造成严重后果。 按品质分类 按冶炼方法分类 按金相组织分类 按用途分类 在中、低压锅炉的制造中，广泛采用优质低碳钢和低合金钢，这两种钢具有一定的强度和良好的冷加工、焊接等工艺性能。 1、碳素钢 碳素钢是以铁为基体，含碳量低于2.11%的铁碳合金。 钢材中的含碳量越高，其强度越高，但塑性和韧性降低较多，不能满足锅炉承压的要求。因此制造锅炉受压元件的钢材，其含碳量需在规定的范围内。 钢材中含有过量的硫时：400℃高温下工作或热加工过程中易发生脆化（热脆性）； 钢材中含有过量的磷时：较低温度下工作或冷加工过程中易发生脆化（冷脆性）。 优质碳素钢的表示方法：两位数字（钢中平均含碳量的万分之几）。 如20, 20g(平均含碳量为0.20%的优质碳素钢（锅炉专用钢）） 2、合金钢 合金钢是为了获得钢材的必要性能而在冶炼过程中加入一种或多种合金元素的钢材。 二、对锅炉钢材的要求 1、 规定的强度 （1）短期强度特性 应力小于屈服点，钢材仅产生弹性变形；达到屈服点还产生塑性变形。只要应力不变，变形值也不变，这种现象称短期强度特性 。指标：常温及工作下的屈服点、抗拉强度 （2） 长期强度特性 2、规定的塑性和韧性 （1）钢材的塑性 制造锅炉受压元件的钢材应具有变形而不破坏的特性，即钢材的塑性要比较好。 （2）规定的韧性 反映钢材发生脆性破坏的指标。用 表示 试样缺口底部单位横截面积上的应变时效冲击吸收功，单位为J/`CM^2`。 锅炉用钢材，不但要求保证常温冲击韧性，还要保证一定的时效冲击韧性。 第二节 锅炉主要设备用钢 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、水冷壁（蒸发器）管、省煤器等管子）和蒸汽管道（主蒸汽管道、蒸汽导管、联箱、连接管等）管道。 （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（蒸发器）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： 1．壁温≤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，其含碳量在0.1％～0.2％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。 2．壁温≤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。 3.壁温≤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，加入0．2％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＝2.25％、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