锅炉与汽轮机用及事故分析1.ppt

制造汽轮机转子的材料要求： (1)严格控制钢的化学成分。钢中含硫量不大于0．035％(酸性平炉钢)或0．030％(碱性电炉钢)；铜的含量应低于0．25％；含锡的钢材，钼的含量不允许低于下限，钢中的气体(如氢等)应尽量低。 (2)综合机械性能要好。既要强度高，又要塑性、韧性好。沿轴向和径向的机械性能应均匀一致，要求轮毂与轮缘之间的硬度偏差不超过HB40，轮毂或轮缘本身各点的硬度差不得超过HB30，而且主抽两端面硬度值的偏差不超过HB40。此外，还要求材料的缺口敏感性小。 (3)有一定的抗氧化、抗蒸汽腐蚀的能力；对于在高温下运行的主铀和叶轮，还要求高的蠕变极限和持久强度，以及足够的组织稳定性。 (4)不允许存在白点、内裂、缩孔、大块非金属夹杂物或密集性细小夹杂物等缺陷。 (5)有良好的淬透性，良好的焊接性能等工艺性能。 2．汽轮机转子用钢介绍 汽轮机转子的材料是按不同的强度级别选用的。转于用钢一般都属于中碳钢和中碳合金钢，只有制作焊接转子时，为了保证焊接性能才适当降低含碳量(例如选用17CrMo1V钢)。 功率较大的汽轮机其转子用钢都含有一定量的铬、镍、钼、锰等合金元素，加入这些元素可以提高钢的淬透性，增加钢的强度，其中钼可以减小钢的回火脆性，铬、钼、钨、钒则可提高钢的热强性。 汽轮机组功率不同，转子的制造方法也不同，小功率机组主轴与叶轮分开制造，而后用热套法整装成转子；中等功率机组，转子采用一部分叶轮与主轴锻成一个整体（一般是高压段），另一部分叶轮采用热套法整装；大功率机组，高压转子为整体锻造，而低压转子是焊接而成的。 34CrMo钢用作480℃以下的汽轮机的主轴有较好的工艺性能和较高的热强性，长时期使用组织也比较稳定。若工作温度超过480℃时热强性就有明显降低。 17CrMo1V钢用于工作温度520℃以下的汽轮机、燃气轮机和压气机的焊接转子。对17CrMo1V钢焊接时，必须严格控制预热温度，焊后应立即进行高温回火。 27Cr2Mo1V钢中铬和铂钼的含量均较多，有较好的制造工艺性能和热强性，可用来制造工作温度540℃以下的汽轮机整锻转子和叶轮。若用来制造转子和叶轮，均需要经过两次正火加回火处理。第一次正火970～990℃空冷，第二次正火930～950℃空冷，回火680～700℃炉冷。 34CrNi3Mo钢是大截面高强度钢，具有良好的综合机械性能和工艺性能，国内外曾用来制造发电机转子和汽轮机整锻转子及叶轮，工作温度限制在400℃以下。一般是在调质状态下使用，840～870℃油淬，560～650℃回火。这类钢因为含镍量高，所以无回火脆性倾向。 33CrMoWV钢是我国自行研制的无镍大锻件用钢，已在50MW以下汽轮机中大量应用，可替代34CrNiMo钢。调质工艺为950℃油淬，580～660℃空冷或炉冷。油淬时应有足够的深冷度，以获得较好的心部性能。 18CrMnMoB钢也是我国研制的无镍少铬大锻件用钢，加入硼可以增加淬透性，也是34CrNi3Mo钢的代用钢 20Cr3MoWV钢是一种热强性较高的低合金耐热钢，因为此钢中含钒量比33Cr3MoWV钢高，因此弥散硬化的效果就好。用于制造工作温度低于550℃的汽轮机和燃气轮机整锻转于和叶轮等大锻件。 550～600℃温度范围的大锻件，国外过去一直采用奥氏体钢，但价格昂贵12％型转于用钢，如英国的H 46．苏联的ЗИ802、ЗИ756、美国的C 422钢等。 3．汽轮机转子事故分析 汽轮机转子的金属事故主要是叶轮与主轴(转子)的变形与开裂。 (1)主轴(转子)的变形 汽轮机主轴由于出厂时残余应力较大，运输或安装不当(热套时由于加热和冷却不均匀而产生的局部热应力)以及运行不良(动、静部件单侧摩擦所造成的局部膨胀)等，均可能引起主轴的变形。 当主轴(转子)发生弯曲变形时，需要进行校正，通常称为“直轴”。对于小功率汽轮机碳钢转子，可采用局部加热法予以校直。对于大功率汽轮机主抽(转子)，则必须采用“松弛法”进行校正。 (2)主袖(转子)的断裂 汽轮机转子是高速转动的部件，主轴的断裂会造成严重的事故，国内外都曾发生过这类事故，必须引起高度的重视。主轴(转子)产生裂纹的原因大致有以下几种： 1)结构不良。如两截面交界处过渡圆角太小、机械加工租糙，有尖锐刀浪痕等，导致严重伤应力集中，从而在交变裁荷作用下断裂。 2)腐蚀介质的影响。主轴运行或停机时接触蒸汽、油和水等腐蚀介质，表面形成腐蚀坑或腐蚀裂纹。 3)材质不良。 4)运行不当。运行时有超温或超速现象，启动停机过快引起过大的内电应力等。 (3)叶轮的变形与开裂 叶轮的变形破坏了转子的动平衡，运行中会产生很大的振动，因此，变形后也必须进行校正。叶轮，特别是末级叶轮，在长期远行过程中键槽处容易出现裂纹，当裂纹达到一定深度时，整个叶轮会飞裂。 引