《耒阳电厂200MW机组锅炉过热器爆管试样的点阵参数研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《耒阳电厂200MW机组锅炉过热器爆管试样的点阵参数研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、耒阳电厂200MW机组锅炉过热器 爆管试样的点阵参数研究谢国胜 雷定威 胡波涛(长沙 湖南省电力试验研究所)摘 要该文以耒阳电厂200MW机组锅炉过热器爆管试样及原始管材试样为研究对象,采用X射线衍射仪进行了点阵参数分析,探讨了过热器爆管前后点阵参数的变化,结果表明:点阵参数随着材料中合金元素含量的增加而变大;爆口处的点阵参数小于原始状态和背火面处的点阵参数。表3参2主题词:自然循环锅炉 过热器 爆管 点阵参数1997 11 08 收到来稿0 前言耒阳电厂是湖南省电网主力发电厂之一,安 装了两台哈尔滨锅炉厂制造的HG2670/ 1402WM10型超高压一次中间再热单汽包自然循环固态排渣锅炉。自
2、1988年6月和1989年11月 两台机组投产以来,四管爆漏一直是个突出的问 题,到目前为止,两炉共发生爆管49次,其中1号 炉爆管36次,2号炉爆管13次。1 研究对象本文以12Cr1MoV和12Cr2MoWVTiB为主 要研究对象,实验样品均取自耒阳电厂爆管试样, 同时选取20号、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、HT7、TP347的原始管材进行了对比实验。2 实验内容与方法2. 1 试样20号、12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB、HT7、TP347钢的新管及12Cr1MoV、12Cr2MoWVTiB 钢的爆管试样。2. 2 仪器 点阵参数分析所用仪器为D2500型X射线
3、衍射仪。2. 3 实验参数 工作电压:35kV ,工作电流:30mA ,实验温 度:25C 实验时采用步进扫描,2扫描速度1/ min ,步宽为0. 01,衍射强度以积分强度表示,衍射峰 经分峰后采用半高宽法测定峰位,利用线对数法求 得点阵参数,分峰等运算过程由计算机自动完成。3 实验结果对所有试样分3个系列在D2500型X -射线 衍射仪上进行了点阵参数分析,结果见表1、 表2、 表3。 表1 原始管点阵参数试样编号材 质试样来源衍射角2(度)111220321422531622点阵参数(埃)10020号原始44. 64464. 97782. 27298. 861116. 267136. 9
4、762. 8666820012Cr1MoV原始44. 53768. 81282. 04598. 558/2. 8745530012Cr2MoWVTiB原始44. 59764. 90582. 17298. 728116. 083/2. 87853400HT7原始44. 58264. 88182. 14196. 685116. 025/2. 87981500TP347原始44. 68265. 03798. 971116. 418137. 215/2. 88455821998年第3期发 电 设 备 POWER EQUIPMENTMay 1998 表2 12Cr1MoV钢管点阵参数试样编号试样来源衍射
5、角2(度)111220321422531622点阵参数(埃)200原始44. 53768. 81282. 04598. 558/2. 87455211耒阳长过爆口44. 64968. 98582. 28398. 876116. 288/2. 86771212耒阳长过背火面44. 58864. 89082. 15398. 702/2. 87146221耒阳短过爆口44. 66265. 00582. 31198. 913116. 338137. 0882. 86675222耒阳短过背火面44. 66565. 01082. 31798. 921116. 349137. 1052. 86693表3 1
6、2Cr2MoWVTiB钢管点阵参数试样编号试样来源衍射角2(度)111220321422531622点阵参数(埃)300原始44. 59768. 90582. 11298. 728116. 083/2. 87853311耒阳长过爆口44. 63764. 96782. 25898. 843116. 242/2. 86691312耒阳长过背火面44. 66065. 00482. 30898. 910116. 334137. 0812. 86842321耒阳短过爆口44. 76965. 05482. 36098. 924116. 275/2. 86745322耒阳短过背火面44. 65265. 99
7、082. 28998. 884116. 298/2. 867544 结果分析从表1、 表2、 表3所列数据可知:随着材料中 合金元素含量的增加,其点阵参数也变大。电站 锅炉广泛使用的12Cr1MoV和12Cr2Mo2WVTiB 钢材料,都是在低碳钢基础上添加2 %4 %的 铬、 钼、 钒等合金元素组成的低合金热强钢,其力 学性能和耐热强度等使用性能优于低碳钢1。 使用性能的提高当然与添加合金元素有关,铬、 钼、 钒等合金元素易固溶于铁素体(- Fe)中,形 成固溶体,具有与- Fe相同的体心立方晶格 结构或点阵结构。铬、 钼、 钒的原子半径均大于铁 的原子半径,因此固溶体中的铬、 钼原子常以替
8、 代原子的方式处在体心立方晶格结构中铁原来的 格点位置,这种替代式溶质原子的作用是产生较 明显的晶格畸变,增强晶格中的原子键引力,起到 固溶强化基体的作用。钒则是一种强的碳化物形 成元素,进入钢中的钒大部分直接与碳结合成碳 化钒,以极细微的粒子形态弥散分布在铁素体晶 粒内,产生弥散强化基体的作用。少量的钒在体 心立方晶格中以替代原子方式存在,同样产生晶 格畸变效应。 - Fe (铁素体)的点阵参数为2. 8664埃(25C)2,固溶有合金元素原子的固 溶体的体心立方晶胞,由于晶格畸变的存在,故其 点阵参数比- Fe的点阵参数大。对于合金元素 含量一定的低合金珠光体钢(国外称铁素体钢) ,其固溶
9、体的点阵参数就有确定的值。铬钼钢和铬钼钒钢原始状态金属中晶格畸变的存在,使金 属晶体总能量有所增加,所以固溶体属于一种 亚稳定态。材料在500C以上温度运行,固溶在 铁素体中合金元素原子的扩散运动容易进行,在 应力和热激活的共同作用下,铬、 钼和钒等原子要 离开所处的原有晶格格点位置,通过不同方式迁 移到晶界和其它晶格缺陷处,或者与碳结合成合 金元素碳化物,这类过程都能缓和固溶体的晶 格畸变,有利于降低金属晶体的总能量,金属材料 就能迅速转变到稳定的结构状态。管道在运行期 间,随着金属内部合金元素原子的扩散运动,固溶体中合金元素有一个动态再分布过程,其结果 有利于体晶格畸变逐渐减小,点阵参数a
10、也就相 应不断减小。钢管金属点阵参数a的这种变化 应该是蒸汽温度T、 应力和运行时间t的函数, 有a= F( T , t) ,温度T越高, a减小越快,越大, a减小越快, t越大, a减小越多。管道运 行过程中,金属材料由于合金元素的动态再分布, 结果造成固溶体内部合金元素含量不断减少, 这种变化可视为低合金钢中局部区域发生 “碳钢 化” 倾向。这种区域固溶强化作用的不断弱化,反 映在钢管宏观使用性能指标上就会降低。表2和 表3的结果表明:12Cr1MoV钢爆管试样中长时 过热与短时过热爆管爆口处的点阵参数小于原始 状态和背火面处的点阵参数;12Cr2MoWVTiB钢 爆管试样中长时过热与短
11、时过热爆管试样爆口处 的点阵参数小于原始状态和背火面处的点阵参921998年第3期发 电 设 备 数。以上说明在相同运行时间内,温度越高,金属 内部的合金元素原子扩散也越快,固溶体晶格 畸变减小也越多,金属的点阵参数减小也越快,点 阵参数越小的地方,力学性能降低也越多,爆口处 温度较高,相应的点阵参数较小,因此在此处发生爆漏。5 结论(1)随着材料中合金元素含量的增加,其点阵参数也变大;(2) 12Cr1MoV钢爆管试样中长时过热与短时过热爆管爆口处的点阵参数小于原始状态和背 火面处的点阵参数;(3) 12Cr2MoWVTiB钢爆管试样中长时过热与短时过热爆管试样爆口处的点阵参数小于原始状态和
12、背火面处的点阵参数。 (4)在相同运行时间内,温度越高,金属的点阵参数减小也越快。参考文献1吴非文.火力发电厂高温金属运行.水利电力出版社,1979 ,1(220)2沈鸿声. 12CrMoV钢主蒸汽管的晶格常数与运行时数之间关系的研究.东北电力技术,1990 ,6(1)第一作者简介 谢国胜,1968年生,硕士,工程师,毕业于武汉水利电力大学材料工程系电厂金属专业,现在湖南省电力试验研究所金属室工作,曾发表过 工业纯铝高温位错蠕变的正电子湮灭研究 、无损检测技术的应用及发展动向 、低合金耐热钢蠕变性能的灰色预测 、12Cr1MoV钢珠光体球化过程中显微硬度变化的研究 、耐热钢珠光体球化过程中碳化
13、物粒子粗化动力学研究 等数篇论文。(上接第27页)地进行了试验,掌握了T91钢管工艺。根据不同 壁厚以及R/ D比值,选用不同的弯管工艺:(1)R/ D比值较大时,可选用冷弯;(2)R/ D比值较小时,可选用内侧中温加热再冷弯成型;(3)对于小R : R/ D约等于1的弯管,先经热弯,然后加热进行挤压成型。若弯管加热温度能控制在10401070C之间,且保温时间足够,弯头挤压后只予以回火处理即可。若加热温度不在此范围,弯后应重新进行正火加回火处理,以保证弯头部位的组织和性能。2. 2 焊接对于T91/ P91的焊接性能,人们已经进行了广泛的研究,主要侧重于热裂纹、 冷裂纹和再热裂纹敏感性、 预
14、热和焊后热处理温度的确定及室温和高温力学性能的校核、 焊接方法及焊接材料的选择等。试验表明,T91/ P91可以采用手工电弧焊、 埋弧自动焊、 钨极气体保护焊、 钨极氩弧焊、 压力焊及闪光焊等方法焊接。T91/ P91有良好的焊接性能,热裂倾向较小,但冷裂倾向较大,且易产生延迟裂纹,因此要在焊前进行150250C预热,焊后立即进行760C焊后热处理,以防止冷裂纹的产生。有关资料表明:当进行钨极手工电弧焊试验时,T91钢管管壁厚度在6mm及以下焊前不可预热,只要焊接工艺得当,控制好起弧和收弧的时间,就不会产生裂纹。当然这可能还要考虑环境温度的影响。 东方锅炉厂T91接头选定与其母材成份相 近的焊
15、丝, TSG29Cb或CM9St。T91212Cr2Mo2WV TiB和T91212Cr1MoV接 头 均 选 定 了H10Cr2MnMoWVTiBA焊丝,哈尔滨锅炉厂和上海锅炉厂对T91212Cr2MoWVTiB接头选用焊接T91的焊丝,采取高匹配,这种焊缝合金元素含量 更接近T91 ,其强度也较高些。这两种匹配各有优点,至于说哪一种更好,还要经长期高温持久强度试验和运行检验才能评价。3 结束语综上所述,T91/ P91钢作为一种高强度的热强钢有着广阔的应用前景。它的生产已标准化。大量的试验研究为T91/ P91的应用打下了坚实的基础。国外已推广使用T91和P91钢,国内应 用虽相对少些、
16、慢些,我们相信,随着大容量锅炉的发展,经济合理的T91和P91钢,必将是一个 很有发展前途的成熟钢种。参考文献略作者简介 黄 颖,工程师,1987年7月毕业于沈阳工业大学金属材料及热处理专业,在北京巴 威公司质量保证部金相实验室工作,负责原材料和焊接产品的宏观、 微观检验及失效分析等。现在公司工程部负责公司的材料标准制订、 编制采购规范、 签署材料订货技术协议、 审核进出口ASME材料订货卡片、 处理原材料验收时的质量问题和材料代用、 以及新材料的开发应用等工作。03 发 电 设 备1998年第3期Xie Guo2sheng ( Changsha , Power Test Labs of Hunan Province) , Lei Ding2wei, Hu Bo2tao. Research onof Burst Samples of Laiy
