锅炉与汽轮线机用及事故分析课件

《锅炉与汽轮线机用及事故分析课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锅炉与汽轮线机用及事故分析课件（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电厂金属材料第七章 锅炉与汽轮机用及事故分析7/28/20247/28/20241 1锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料第一节第一节锅炉主要设备用钢及事故分析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、锅炉管道用钢及事故分析（一）（一）对锅炉管道用钢的要求对锅炉管道用钢的要求锅锅炉炉管管道道包包括括受受热热面面管管子子（过过热热器器、再再热热器器、水水冷冷壁壁管管、省省煤煤器器等等管管子子）和和蒸汽管道蒸汽管道（主蒸汽管道、再热蒸汽管道、蒸汽导管、联箱、连接管等）管道。（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

2、要求：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。）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。）高的抗氧化性能和耐腐蚀性。（3）足够的组织稳定性。）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。）良好的工艺性能，特别是焊接性能要好。7/28/20247/28/20242 2锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料以上三式中：以上三式中：钢在钢在T T温度下的屈服强度；温度下的屈服强度；钢在钢在T T温度下的抗拉强度；温度下的抗拉强度；钢在钢在T T温度下断裂时间为温度下断裂时间为1010

3、5 5h h的持久强度；的持久强度；n安全系数安全系数选选择择锅锅炉炉管管道道用用钢钢，其其主主要要依依据据是是其其工工作作温温度度。进进行行强强度度计计算算时时，必必须须确确定定在在工工作作温温度度下的许用应力下的许用应力。根根据据JB2194-77JB2194-77的的规规定定，对对锅锅炉炉所所用用的的低低碳碳钢钢、低低锰锰碳碳钢钢及及低低碳碳锰锰钒钒钢钢在在380380以以下下，其其他低合金耐热钢在他低合金耐热钢在420420以下，以下，许用应力许用应力按下式计算：按下式计算：在在380或或420以上除按上式计算外，还需按持久强度计算许用应力以上除按上式计算外，还需按持久强度计算许用应力

4、：= = 或或 = =7/28/20247/28/20243 3锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（二）锅炉管道用钢介绍（二）锅炉管道用钢介绍蒸蒸汽汽温温度度在在450以以下下的的低低压压锅锅炉炉管管道道主主要要使使用用10号号、20号号优优质质碳碳素素结结构构钢。钢。中中、高高压压机机组组除除水水冷冷壁壁和和省省煤煤器器管管用用20A碳碳钢钢外外，其其它它受受热热面面管管子子和和蒸蒸汽汽管道均采用合金钢管。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常用的锅炉管道用钢其化学成分和应用范围列于表7l中中.常用的锅炉管道用钢其热处理和机械性能列于

5、表常用的锅炉管道用钢其热处理和机械性能列于表72中。中。下面按锅炉管道的壁温下面按锅炉管道的壁温(工作温度工作温度)介绍一些用钢情况：介绍一些用钢情况：7/28/20247/28/20244 4锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料1 1壁温壁温500500的过热器管子及壁温的过热器管子及壁温450450的蒸汽管道的蒸汽管道一一般般采采用用优优质质碳碳素素结结构构钢钢，其其含含碳碳量量在在0.10.10.20.2之之间间，组组织织为为铁铁素素体体和和珠珠光光体体。常常用用的的是是2020号号钢钢，该该钢钢在在450450以以下下具具有有足足够够的的强强度度，53053

6、0以以下下具具有有抗抗氧氧化化性性能能，而而且且工工艺艺性性能能良良好好，价价格格低低廉廉。碳碳钢钢钢钢管管在在高高温温长长期期运运行行过过程程中中，会会出出现现渗渗碳碳体体球球化化和和石石墨墨化化现现象象，出出现现了了组组织织的的异异常常情情况况后后，钢钢的的蠕蠕变极限和持久强度会降低。变极限和持久强度会降低。2 2壁温壁温550550的过热器管子及壁温的过热器管子及壁温510510的蒸汽管道的蒸汽管道15CrMo15CrMo钢是在这个温度范围内应用很广泛的钢种。钢是在这个温度范围内应用很广泛的钢种。15CrMo15CrMo钢钢的的化化学学成成分分及及热热处处理理工工艺艺在在表表7l7l及及

7、表表7272中中均均已已分分别别作作了了介介绍绍。经经热热处处理理后后的的组组织织一一般般是是铁铁素素体体和和珠珠光光体体，有有些些是是贝贝氏氏体体。15CrMo15CrMo钢钢在在500500550550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。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。15CrMo15CrMo钢钢虽虽无无石石墨墨化化倾倾向向，但但在在高高温温下下长长期期运运行行过过程程中中会会发发生生渗渗碳碳体体的的球球化化及及固固镕镕体体中中合合金金元元素素贫贫化化的的组组织织变变化化，从从而而使使热热强强性性降降低低。当当温温度度超超过过550550时，持久

8、强度显著下降。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钢替代钢替代15CrMo钢。钢。7/28/20247/28/20245 5锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料3.壁温壁温580的过热器管子及壁温的过热器管子及壁温540的蒸汽管道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在这个温度范围内应用最广泛的锅炉管道钢是12Cr1MoV钢及钢及型型的耐热钢的耐热钢.(1)12CrlMoV钢钢12CrlMoV钢钢是是在在CrMo钢钢的的基基础础上上，加加入入02钒钒的

9、的低低合合宝宝耐耐热热钢钢。钒钒是是强强碳碳化化物物元元素素，VC细细碎碎而而稳稳定定，对对钢钢的的弥弥散散硬硬化化效效果果好好。因因而而，12Cr1MoV钢钢的的耐耐热热性性能能比比铬钼钢高，工艺性能也很好，在国内外均得到广泛应用。铬钼钢高，工艺性能也很好，在国内外均得到广泛应用。12Cr1MoV钢钢在在高高温温下下长长期期运运行行过过程程中中，也也会会发发生生渗渗碳碳体体球球化化及及固固镕镕体体中中合合金金元元素素贫贫化化的的现现象象，而而使使热热强强性性降降低低。若若因因温温工工作作，这这种种现现象象更更为为严严重重。我我国国曾曾研研制制了了12MoVwWBSiRe（无无铬铬8号号）钢钢

10、，代代替替12Cr1Mov钢钢用用于于制制造造锅锅炉炉管管道道，但但是是该该钢钢种种的的生生产产工工艺艺尚尚不不够够成成熟熟，质量也还不稳定。质量也还不稳定。（2）钢钢提提高高铬铬钼钼钢钢中中合合金金元元素素的的含含量量，当当Cr2.25、Mo1时时具具有有最最佳佳的的热热强强性性。钢钢是是比比较较成成熟熟的的钢钢种种，在在美美英英联联邦邦德德国国日日本本等等工工业业发发达达的的国国家家中中应应用用于于锅锅炉炉管管道道已已有有相相当当长长的的历历史史，例例如如美美国国的的P22，瑞瑞典典的的HT8、日日本本的的STBA24，联联邦邦德德国国的的10CrMo910钢钢。其其蠕蠕变变极限和持久强度

11、比极限和持久强度比12Cr1MoV钢低，最常用的温度是钢低，最常用的温度是540550。7/28/20247/28/20246 6锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料 4 4 壁温壁温600600620620的过热器管子及壁温的过热器管子及壁温550550570570的蒸汽管道的蒸汽管道多多年年来来国国内内外外均均致致力力于于研研究究进进一一步步提提高高合合金金耐耐热热钢钢的的使使用用温温度度，使使之之超超过过600600， 甚甚 至至 达达 到到 620620， 我我 国国 研研 制制 成成 功功 的的 有有 12Cr2MoWVB(12Cr2MoWVB(钢钢 10

12、2)102)和和12Cr3MoVSiTiB12Cr3MoVSiTiB钢钢（II11II11）钢钢；俄俄罗罗斯斯有有12X2MCP12X2MCP、12X2B12X2B钢钢；联联邦邦德德国国有有10CrSiMoV10CrSiMoV钢钢等等。这这些些钢钢种种目目前前多多用用于于壁壁温温600600620620的的过过热热器器和和再再热热器器管子，很少用于蒸汽管子。管子，很少用于蒸汽管子。微微量量多多元元合合金金化化是是这这类类钢钢种种的的共共同同特特点点，铬铬含含量量在在2 2左左右右，其其他他的的元元素素含含量量更更少少 由由于于多多种种元元素素的的相相互互作作用用，使使钢钢具具有有更更高高的的化

13、化学学稳稳定定性性和和组组织织稳稳定定性性，因因而而耐耐热热性性能能更更好好。例例如如12Cr3MoVSiTiB12Cr3MoVSiTiB钢钢在在600600620620时时持持久久强强度度9494100Mpa100Mpa；620620时抗氧化速度仅为时抗氧化速度仅为0.00873mm/a0.00873mm/a。 5 5 壁温壁温600600650650的过热器管子及壁温的过热器管子及壁温550550560560的蒸汽管道的蒸汽管道当当锅锅炉炉气气温温达达到到570570时时，高高温温段段过过热热器器管管子子的的壁壁温温可可达达到到620620以以上上。这这时时，珠珠光光体体型型的的低低合合金

14、金耐耐热热钢钢已已不不能能满满足足要要求求，需需要要采采用用高高合合金金耐耐热热钢钢。有有些些还还采采用用奥奥氏氏体体型型耐耐热钢来制造。热钢来制造。7/28/20247/28/20247 7锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料最新进展这这几几年年我我国国火火电电厂厂已已向向大大型型机机组组方方向向发发展展，新新建建或或改改进进的的火火电电厂厂，均均是是3030万万、6060万万，甚甚至至已已引引进进了了9090万万的的大大机机组组。这这些些机机组组均均是是亚亚临临界界、超超临临界界的的参数，对锅炉受热面管道用的材料性能要求更高。参数，对锅炉受热面管道用的材料性能要

15、求更高。目目前前这这些些高高参参数数大大机机组组锅锅炉炉受受热热面面管管道道均均采采用用含含铬铬量量较较高高的的耐耐热热钢钢来来制制造造，最最常常用用的的9Cr9Cr1Mo1Mo型型马马氏氏体体型型耐耐热热钢钢。属属于于这这一一类类型型的的在在我我国国3030万万以以上上大大机机组组上上应应用用的的钢钢种种有有美美国国的的T9T9和和P9P9钢钢，日日本本的的STBA26STBA26和和STPA26STPA26钢钢，德德国国的的X12CrMo91X12CrMo91钢以及瑞典的钢以及瑞典的H17H17钢等。钢等。为为了了进进一一步步提提高高钢钢的的热热强强性性，又又添添加加了了2 2MoMo的的

16、9Cr9Cr2Mo2Mo钢钢，即即日日本本的的HCM9MHCM9M钢钢。加加入入了了合合金金元元素素V V和和NbNb，控控制制微微量量加加入入的的AlAl和和N N的的含含量量，使使钢钢具具有有了了更更高高的的热热强强性性和和抗抗高高温温氧氧化化性性能能，还还具具有有良良好好的的冲冲击击韧韧性性和和稳稳定定的的持持久久塑塑性性。这这类类钢钢目目前前主主要要用用于于制制造造亚亚临临界界、超超临临界界锅锅炉炉壁壁温温625625的的高高温温过过热热器器、壁壁温温650650的的高高温温再再热热器器管管道道以以及及壁壁温温600600的的高高温温集集箱箱和和蒸蒸汽汽管管道道，也也可可用用于于核核电

17、电设设备备的的热热交交换换器器。这这类类马马氏氏体体型型的的耐耐热热钢钢，我我国国也也已已研研制制成成功功，牌牌号号为为10Cr9Mo1VNb10Cr9Mo1VNb钢钢；引引进进的的材材料料有有：美美国国的的T91T91和和P91P91，日日本本的的火火STBA28STBA28、火火STPA28STPA28，俄俄罗罗斯斯的的10X9M-III10X9M-III钢钢，法法国国的的TUZ10CDTUZ10CDVnbO9.01VnbO9.01钢等。钢等。7/28/20247/28/20248 8锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料Cr12Cr12马马氏氏体体型型耐耐热热型

18、型钢钢主主要要是是依依靠靠铬铬，钼钼，钨钨等等元元素素在在钢钢中中起起固固溶溶强强化化的的作作用用来来提提高高热热强强性性；有有些些加加入入钒钒铌铌等等元元素素来来起起弥弥散散硬硬化化，加加入入硼硼，稀稀土土等等元元素素来来加加强强晶晶界界，从从而而进进一一步步提提高高蠕蠕变变极极限限和和持持久久强强度度，在在高高温温下下持持久久运运行行过过程程中中此此类类钢钢不不会会断断析析出出Fe3MoFe3Mo、FeFe2 2W W等等金金属属化化合合物物，可可以以抵抵消消因因固固溶溶体体中中合合金金元元素素贫贫化化（贫贫钼钼或或钨钨）而而削削弱弱固固容容强强化化的的现现象象；同同时时有由于固容体中保持

19、高浓度的铬，使其具有高的抗腐蚀能力和抗氧化性。有由于固容体中保持高浓度的铬，使其具有高的抗腐蚀能力和抗氧化性。我我国国在在300300机机组组中中采采用用F11F11或或F12F12钢钢做做再再热热器器管管子子及及出出口口联联箱箱。Cr12Cr12钢钢含含铬铬量量高高，高高温温加加热热后后在在空空气气中中冷冷却却即即可可获获得得马马氏氏体体组组织织，所所以以焊焊接接性性能能较较差。差。过过热热器器管管子子壁壁温温超超过过650650，蒸蒸汽汽管管道道壁壁温温超超过过600600后后需需要要使使用用奥奥氏氏体体耐耐热热钢钢，奥奥氏氏体体耐耐热热钢钢具具有有较较高高的的高高温温强强度度和和耐耐腐腐

20、蚀蚀性性能能，最最高高使使用用温温度度可可达达到到700700左左右右。目目前前应应用用的的有有0Cr18Ni90Cr18Ni9、1Cr18Ni91Cr18Ni9、1Cr19Ni91Cr19Ni9、0Cr18Ni9Ti0Cr18Ni9Ti和和1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti等钢种。等钢种。7/28/20247/28/20249 9锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（三）锅炉受热面管子常见受热面事故的分析（三）锅炉受热面管子常见受热面事故的分析锅锅炉炉受受热热面面管管子子常常见见事事故故主主要要有有长长时时超超温温爆爆管管，短短时时超超温温爆爆管管，材材质质

21、不不良良爆管及腐蚀性热疲劳裂纹损坏爆管及腐蚀性热疲劳裂纹损坏等。等。1.1.长时超温爆管长时超温爆管如如果果锅锅炉炉受受热热面面管管子子在在运运行行过过程程中中，因因某某些些原原因因使使管管壁壁温温度度超超过过设设计计温温度度，在在高高温温长长时时间间作作用用下下，导导致致钢钢材材组组织织结结构构的的变变化化，蠕蠕动动速速度度加加快快，持持久久强强度度下下降降，使使用用寿寿命命达达不不到到设设计计要要求求而而提提早早爆爆破破损损坏坏，称称为为长长时时超超温温爆爆管管，也也有有叫叫做做长长期期过过热热爆爆管管或或一一段段性性过过热热损损坏坏，长长时时超超温温爆爆管管由由于于管管壁壁温温度度还还没

22、没达达到到临临界界点点温温度度，爆爆管管时时虽虽然然有有介介质质的的激激冷作用，还不会发生相变。冷作用，还不会发生相变。长长时时超超温温爆爆管管一一般般发发生生在在高高温温过过热热器器出出口口段段的的外外圈圈向向火火侧侧据据近近几几年年来来对对过过热热器器管管子子爆爆破事故的分析破事故的分析7070是由于长时超温而引起的。是由于长时超温而引起的。长长时时超超温温爆爆管管的的破破口口呈呈粗粗糙糙脆脆性性断断口口，管管壁壁减减薄薄不不多多，管管子子胀胀粗粗也也不不很很显显著著，爆爆破破口口附近往往有较厚的氧化铁层，附近往往有较厚的氧化铁层，如图如图7 71 1所示。所示。长长时时超超温温爆爆管管的

23、的显显微微组组织织虽虽无无相相变变但但却却有有炭炭化化物物析析出出并并聚聚集集长长大大甚甚至至有有些些还还会会出出现现石石墨化等组织变化，墨化等组织变化，如图如图7 72 2所示。所示。7/28/20247/28/20241010锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料 图图7-1 207-1 20钢过热器管长时超温爆管的宏观形貌钢过热器管长时超温爆管的宏观形貌 7 72 202 20钢过热器管长时超温爆管的微观组织钢过热器管长时超温爆管的微观组织 7/28/20247/28/20241111锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料1.短时超温爆

24、管短时超温爆管锅锅炉炉受受热热面面管管子子在在运运行行过过程程中中，由由于于冷冷却却条条件件的的恶恶化化，使使管管壁壁温温度度在在短短时时间间内内突突然然上上升升，达达到到临临界界点点以以上上温温度度。在在这这样样高高的的温温度度下下钢钢的的抗抗拉拉强强度度急急剧剧下下降降，在在介介质质压压力力作作用用下下温温度度最最高高的的向向火火侧侧首首先先发发生生塑塑性性形形变变，管管径径张张粗粗，管管壁壁减减薄薄，随随后后发发生生剪剪切切断断裂裂而而爆爆破破。爆爆破破时时，由由于于介介质质对对炽炽热热的的管管壁壁产产生生激激冷冷作作用用，在在爆爆破破口口往往往往有有相相变变的的组组织织结结构构，这这种

25、种爆爆管管就就成成为为短短时时超超温温爆爆管管，也有叫做短时过热爆管或加速蠕变爆管。也有叫做短时过热爆管或加速蠕变爆管。短短时时超超温温爆爆管管大大多多数数发发生生在在水水冷冷壁壁管管、凝凝渣渣管管上上，特特别别是是水水冷冷壁壁管管热热负负荷荷最最高的地方，如燃烧带附近及明喷燃器附近的向火侧。高的地方，如燃烧带附近及明喷燃器附近的向火侧。短短时时超超温温爆爆破破口口一一般般胀胀粗粗较较为为明明显显，管管壁壁减减薄薄很很多多，爆爆破破口口呈呈尖尖锐锐的的喇喇叭叭形形，其其边边缘缘很很锋锋利利，具具有有韧韧性性断断裂裂的的特特征征。爆爆破破口口附附近近有有时时有有氧氧化化铁铁层层，有有时时没没有有

26、。爆爆破破口口的的这这些些特特征征是是与与超超温温爆爆管管时时产产生生了了较较大大的的塑塑性性变变形形，使使管管缝缝减减薄薄，因而承受不了介质的压力而引起剪切断裂有密切关系。因而承受不了介质的压力而引起剪切断裂有密切关系。短短时时超超温温爆爆管管的的过过程程类类似似作作高高温温短短时时拉拉伸伸试试验验，在在应应力力的的作作用用下下，先先引引起起塑塑性变形，后在局部地区出现收缩现象，最后形成剪切裂纹而产生韧性断裂。性变形，后在局部地区出现收缩现象，最后形成剪切裂纹而产生韧性断裂。7/28/20247/28/20241212锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料爆爆破破口

27、口附附近近的的氧氧化化铁铁层层厚厚度度，可可从从运运行行情情况况来来分分析析。如如果果管管子子一一直直是是在在设设计计湿湿度度下下运运行行的的至至化化铁铁层层就就范范，甚甚至至没没有有；如如果果曾曾经经在在超超温温情情况况下下运运行行过过一一段段时时间间后后再再发发生生短短时时超超温温爆爆管管则则氧氧化化铁铁层层就就较较厚厚，而而且且爆爆破破口口的的背背部部( (即即背火侧背火侧) )还会出现碳化物球化等组织变化。还会出现碳化物球化等组织变化。组组织织变变化化后后，机机械械性性能能也也会会发发生生改改变变。如如对对爆爆破破口口断断面面进进行行硬硬度度测测定定，可可发发现爆破口周向断面上各点的硬

28、度差异很大，爆破口的硬度明显增高。现爆破口周向断面上各点的硬度差异很大，爆破口的硬度明显增高。 图5-5 20钢水冷壁管短时超温爆管的宏观及微观组织 7/28/20247/28/20241313锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料3材质不良引起的爆管材质不良引起的爆管材质不良爆管是指错用钢材或使用有缺陷的钢材造成锅炉管道提早损坏。材质不良爆管是指错用钢材或使用有缺陷的钢材造成锅炉管道提早损坏。错错用用钢钢材材往往往往是是指指把把性性能能比比较较低低的的钢钢材材用用到到高高参参数数的的工工况况下下，实实际际上上是是一一种种超超温温运运行行。一一旦旦发发生生爆爆管管事事

29、故故，是是属属于于长长时时超超温温爆爆管管，其其爆爆破破口口的的宏宏观观特特征征和和微微观观组组织织的的变变化化基基本本上上与与长长时时超超温温爆爆管管相相同同。在在制制造造、安安装装和和检检修修时时，未未经经计计算算就就选选用用了了低低一一级级的的钢钢管管，即即认认为为是是错错用用钢钢材材。例例如如蒸蒸汽汽参参数数为为535、l0MPa的的主主蒸蒸汽汽管管道道，正正常常使使用用的的钢钢材材应应为为22Cr1MoV钢钢，若若误误用用了了20钢钢，由由于于该该钢钢用用于于主主蒸蒸汽汽管管道道的的允允许许温温度度是是450，因因此此只只要要运运行几干小时就会发生爆破。行几干小时就会发生爆破。使使用

30、用了了大大于于壁壁厚厚负负偏偏差差的的拆拆叠叠、结结疤疤、离离层层、发发纹纹和和大大于于壁壁厚厚5的的横横向向发发裂裂以以及及严严重重夹夹杂杂、脱脱碳碳的的管管子子称称为为使使用用有有缺缺陷陷的的钢钢材材。这这些些缺缺陷陷的的存存在在严严重重地地削削弱弱了了管管壁壁强强度度，在在高高温温和和应应力力的的长长时时间间作作用用下下，缺缺陷陷部部位位容容易易形形成成应应力力集集中中现现象象，产产生生裂裂纹纹使使缺缺陷陷加加深深，腐腐蚀蚀介介质质也也可可能能侵侵入入缺缺陷陷区区域域使使腐蚀速度加快，使受热面管子承受不了介质的压力而爆破。腐蚀速度加快，使受热面管子承受不了介质的压力而爆破。有有缺缺陷陷管

31、管子子爆爆破破时时，爆爆破破口口往往往往是是沿沿缺缺陷陷豁豁开开，裂裂纹纹较较直直。爆爆破破口口边边缘缘一一般般有有两两部部分分，有有缺缺陷陷的的部部分分边边缘缘粗粗糙糙呈呈脆脆性性断断面面；没没有有缺缺陷陷的的部部分分则则呈呈韧韧性断面。性断面。7/28/20247/28/20241414锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料二、锅炉汽包及其它部件用钢二、锅炉汽包及其它部件用钢( (一一) )锅炉汽包的工作条什及对材料的要求锅炉汽包的工作条什及对材料的要求锅锅炉炉汽汽包包钢钢材材处处于于中中温温(350(350以以下下) )高高压压状状态态下下工工作作，它它除除承承

32、受受较较高高的的内内压压以以外外，还还会会受到冲击、疲劳载荷及水和蒸汽介质的腐蚀作用。受到冲击、疲劳载荷及水和蒸汽介质的腐蚀作用。对锅炉汽包提出的要求：对锅炉汽包提出的要求：(1)(1)较较高高的的强强度度，包包括括常常温温和和中中温温强强度度。在在设设计计时时，屈屈服服极极限限和和抗抗拉拉强强度度都都作作为为钢钢材材许许用应力的计算依据。用应力的计算依据。 (2)(2)良好的塑性、韧性和冷弯性能。良好的塑性、韧性和冷弯性能。(3)(3)较较低低的的缺缺口口敏敏感感性性。在在制制造造锅锅炉炉时时，要要在在锅锅炉炉钢钢板板上上开开孔孔和和焊焊接接管管子子接接头头，往往会会造造成应力集中，因此要求

33、钢材有较低的缺口敏感性。成应力集中，因此要求钢材有较低的缺口敏感性。(4)(4)要求分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能少。不允许有白点及裂纹。要求分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能少。不允许有白点及裂纹。(5)(5)如果工作温度超过如果工作温度超过400400，则必须有更高的耐热性能。，则必须有更高的耐热性能。(6)(6)良好的焊接性能等加工工艺性能。良好的焊接性能等加工工艺性能。7/28/20247/28/20241515锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料( (二二) )汽包用钢介绍汽包用钢介绍 常用的锅炉汽包用钢的化学成分、强度级别及应用范围见

34、表常用的锅炉汽包用钢的化学成分、强度级别及应用范围见表7373所示。所示。过过去去生生产产的的中中、低低压压锅锅炉炉汽汽包包均均用用20g20g或或228228钢钢板板来来制制造造。由由于于大大量量地地发发展展了了低低合合金金高高强强度度钢钢，现现在在已已逐逐步步地地采采用用12Mng12Mng、16Mng16Mng、l5Mnv8l5Mnv8等等普普通通低低合合金金钢钢板板，这这些些钢钢板板的的综综合合机机械械性性能能均均比比碳碳钢钢高高，可可以以减减轻轻锅锅炉炉汽汽包包的的重重量量，节节省省大量钢材。大量钢材。16Mng16Mng钢钢是是结结合合我我国国资资源源生生产产的的屈屈服服极极限限为

35、为350MPa350MPa级级的的普普通通低低合合金金钢钢，是是我我国国应应用用得得最最早早、最最广广泛泛的的普普通通低低合合金金钢钢种种之之一一。推推荐荐应应用用的的范范围围为为4040450450，采采用用16Mng16Mng钢钢代代替替2020钢钢后后，钢钢材材可可节节省省20203030。16Mng16Mng钢钢具具有有良良好的综合机械性能、焊接性能以及低温冲击韧性；但是缺口敏感性比碳钢大。好的综合机械性能、焊接性能以及低温冲击韧性；但是缺口敏感性比碳钢大。15MnVg15MnVg钢钢强强度度比比16Mng16Mng钢钢高高，也也具具有有良良好好的的综综合合机机械械性性能能及及焊焊接接

36、性性能能。用用于于制制造造中中、高高压压锅锅炉炉汽汽包包。15MnVg15MnVg钢钢板板也也有有较较大大的的缺缺口口敏敏感感性性，板板材材中中硫硫化化物物夹杂的存在会增加材料的缺口敏感性。夹杂的存在会增加材料的缺口敏感性。7/28/20247/28/20241616锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料14MnMoVg14MnMoVg钢钢是是屈屈服服极极限限为为500MPa500MPa级级的的普普通通低低合合金金钢钢。钢钢中中由由于于加加入入了了0 05 5MoMo，提提高高了了钢钢的的屈屈服服强强度度及及中中温温机机械械性性能能，特特别别适适合合生生产产厚厚度度为

37、为60mm60mm以上的厚钢板，以满足制造高压锅炉汽包的需要。以上的厚钢板，以满足制造高压锅炉汽包的需要。14MnMoVBReg14MnMoVBReg钢钢是是500MPa500MPa级级的的多多元元低低碳碳贝贝氏氏体体钢钢，屈屈服服极极限限比比碳碳钢钢高高一一倍倍，有有良良好好的的综综合合机机械械性性能能。由由于于加加入入了了适适量量的的硼硼、稀稀土土，所所以以钢钢的的强强度度更更高了，符合我国资源情况。高了，符合我国资源情况。18MnMoNbg18MnMoNbg钢钢也也是是500MPa500MPa级级的的低低合合金金钢钢，不不仅仅有有较较高高的的屈屈服服极极限限，而而且且耐耐热性能也较高。热

38、性能也较高。14CrMn 14CrMn MoVBgMoVBg钢钢的的屈屈服服极极限限很很高高，s s650650一一700MPa700MPa。该该钢钢又又加加入入强强化化元元素素铬铬，也也是是微微量量多多元元低低合合金金钢钢，不不仅仅强强度度高高，塑塑性性、韧韧性性也也较较好好，焊焊接接性能也好，并且能耐湿度较大地区的大气腐蚀。性能也好，并且能耐湿度较大地区的大气腐蚀。7/28/20247/28/20241717锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料(三三)吹灰器工作特点及用钢吹灰器工作特点及用钢工作特点：工作特点：锅锅炉炉设设备备中中的的燃燃烧烧室室、水水冷冷壁壁管

39、管、过过热热器器、省省煤煤器器、空空气气预预热热器器等等部部件件中中均有吹灰装置，又称吹灰器，均有吹灰装置，又称吹灰器，定期吹落敷浮在这些设备上的烟灰渣子。定期吹落敷浮在这些设备上的烟灰渣子。吹吹灰灰器器工工作作的的时时间间很很短短，但但是是工工作作温温度度却却很很高高。吹吹灰灰管管应应能能保保证证用用到到五五年年以以上上，喷喷头头应应保保证证能能用用到到二二年年左左右右。所所以以要要用用具具有有高高的的抗抗氧氧化化性性能能和和较较高高的高温强度的材料来制造。的高温强度的材料来制造。燃燃烧烧室室的的吹吹灰灰器器，其其工工作作温温度度约约为为9001000，工工作作35min，又又放放回回到到原

40、原来来的的250400的的炉炉墙墙处处。高高温温过过热热器器区区的的吹吹灰灰器器工工作作温温度度约约800900；高高温温省省煤煤器器和和高高温温空空气气预预热热器器区区的的吹吹灰灰器器工工作作温温度度约约500550；低温省煤器和低温空气预热器区的吹灰器工作温度小于低温省煤器和低温空气预热器区的吹灰器工作温度小于450。由由于于布布置置在在不不同同部部位位的的吹吹灰灰器器工工作作温温度度不不同同，因因而而所所用用的的材材料料有有奥奥氏氏体体耐耐热钢、高铬不锈钢、低合金耐热钢、碳钢、耐热铸铁等。热钢、高铬不锈钢、低合金耐热钢、碳钢、耐热铸铁等。7/28/20247/28/20241818锅炉与

41、汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料用钢：用钢：燃燃烧烧室室、高高温温过过热热器器区区所所用用的的吹吹灰灰器器材材料料是是：Cr25TiCr25Ti、1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti、1Cr131Cr13等等钢钢种种。Cr25TiCr25Ti钢钢具具有有很很高高的的抗抗氧氧化化性性能能及及抗抗晶晶间间腐腐蚀蚀的的能能力力，在在10001000左左右右耐耐热热不不起起皮皮，但但是是强强度度较较低低，焊焊接接性性能能也也不不好好，承承受受的的力力不不能能过过大大。lCr18Ni9TilCr18Ni9Ti钢钢及及1Cr131Cr13钢钢则则相相反，具有较好的热强性和其它

42、机械性能，但抗氧化性能比反，具有较好的热强性和其它机械性能，但抗氧化性能比Cr25TiCr25Ti钢差。钢差。当当温温度度小小于于450450时时应应尽尽量量采采用用低低合合金金钢钢、碳碳钢钢和和耐耐热热铸铸铁铁。如如2020钢钢表表面面渗渗铝铝或或渗渗铬铬后可具有较好的抗氧化性能，能满足在这个温度范围内使用。后可具有较好的抗氧化性能，能满足在这个温度范围内使用。7/28/20247/28/20241919锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料( (四四) )锅炉固定零件用钢锅炉固定零件用钢锅炉设备中的固定零件主要是指管子夹马、定位板、吊架、支座等。锅炉设备中的固定零

43、件主要是指管子夹马、定位板、吊架、支座等。炉膛和前部烟道的吊架和夹马，工作温度约为炉膛和前部烟道的吊架和夹马，工作温度约为1000因此需要选用因此需要选用Cr20Ni14Si2和和Cr25Nil2高高铬镍奥氏体钢。对流加热面部分的固定件，工作温度低于铬镍奥氏体钢。对流加热面部分的固定件，工作温度低于750，最合适而经济的材料是，最合适而经济的材料是Cr6SiMo钢。钢。这这些些零零件件也也是是处处在在较较高高的的烟烟气气温温度度下下工工作作的的，而而且且不不象象受受热热面面管管子子那那样样有有介介质质冷冷却却，因因此此也也要要求求具具备备较较高高的的抗抗氧氧化化腐腐蚀蚀能能力力和和高高温温强强

44、度度。由由于于固固定定件件工工作作的的部部位位不不同同，应应用用的的材材料也不同。料也不同。Cr20Ni14Si2钢虽有很高的抗氧化性能，但是含铬量钢虽有很高的抗氧化性能，但是含铬量20左右，含镍量左右，含镍量14左右，不左右，不符合我国资源情况。符合我国资源情况。我国研制我国研制Cr18Mn11Si2N(D1)钢和钢和Cr20Mn9Ni2Si2N(钢钢101)钢来代替昂贵的高铬镍奥钢来代替昂贵的高铬镍奥氏体钢作高温马夹和吊架。氏体钢作高温马夹和吊架。Dl钢是钢是CrMnN型奥氏体耐热不锈钢。该钢不含镍，符合我国的资源情况，用作工型奥氏体耐热不锈钢。该钢不含镍，符合我国的资源情况，用作工作温度

45、在作温度在900以下的锅炉过热器吊架及其它锅炉设备中耐热构件。以下的锅炉过热器吊架及其它锅炉设备中耐热构件。钢钢10l是是CrMnNiN型奥氏体耐热不锈钢，钢中含镍量较少，工艺性能和高温性型奥氏体耐热不锈钢，钢中含镍量较少，工艺性能和高温性能良好，可用作工作温度在能良好，可用作工作温度在8501100的锅炉过热器吊架及其它锅炉设备中的耐热的锅炉过热器吊架及其它锅炉设备中的耐热构件。构件。7/28/20247/28/20242020锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料第二节第二节汽轮机主要零部件用钢及事故分析汽轮机主要零部件用钢及事故分析一、汽轮机叶片用钢及事故分析一

46、、汽轮机叶片用钢及事故分析（一）汽轮机叶片的工作条件及对材料的要求（一）汽轮机叶片的工作条件及对材料的要求叶片的工作条件：叶片的工作条件：叶叶片片是是汽汽轮轮机机中中将将汽汽流流的的动动能能转转换换为为有有用用功功的的极极其其重重要要的的部部件件。按按照照工工作作条条件件叶叶片片分分为与转子相连接并一起转动的为与转子相连接并一起转动的动叶动叶及与静子相连接处于不动状态的及与静子相连接处于不动状态的静叶静叶( (又称导叶又称导叶) )。不不同同功功率率的的汽汽轮轮机机中中，处处于于不不同同级级的的叶叶片片因因工工作作条条件件不不同同，动动叶叶与与静静叶叶具具有有各各种种不不同同的结构、尺寸及固定

47、的方法。不同级中蒸汽对叶片的腐蚀与冲蚀作用也不同。的结构、尺寸及固定的方法。不同级中蒸汽对叶片的腐蚀与冲蚀作用也不同。第一级的动叶与静叶所处的温度最高，接近于进口的蒸汽温度；随后逐级降低，至末级则接近第一级的动叶与静叶所处的温度最高，接近于进口的蒸汽温度；随后逐级降低，至末级则接近100或更低一些。叶片是在运动着的蒸汽介质中工作的，而各级的蒸汽状态是不一样的。在大多或更低一些。叶片是在运动着的蒸汽介质中工作的，而各级的蒸汽状态是不一样的。在大多数级中，叶片是在过热蒸汽中工作，而末级叶片是在湿蒸汽中工作。通流部分的不同区段，蒸汽数级中，叶片是在过热蒸汽中工作，而末级叶片是在湿蒸汽中工作。通流部分

48、的不同区段，蒸汽中所含的盐类、氧和凝结水滴的量是不同的。中所含的盐类、氧和凝结水滴的量是不同的。7/28/20247/28/20242121锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料汽汽轮轮机机在在工工作作过过程程中中，动动叶叶承承受受着着最最大大的的静静应应力力、动动应应力力及及交交变变应应力力。叶叶片片愈愈长长, ,转转子子的的直直径径与与转转速速愈愈大大，在在叶叶片片上上由由离离心心力力所所产产生生的的拉拉应应力力便便愈愈大大。当当有有围围带带或或拉筋时拉筋时, ,还要考虑由它们产生的离心力对叶片的影响。还要考虑由它们产生的离心力对叶片的影响。汽汽轮轮机机在在工工作

49、作过过程程中中，叶叶片片和和拉拉筋筋的的振振动动具具有有重重要要的的意意义义。叶叶片片的的振振动动是是引引起起叶叶片断型事故的重要原因。片断型事故的重要原因。导导致致叶叶片片振振动动的的总总的的原原因因，是是汽汽轮轮机机转转子子转转动动时时，作作用用于于叶叶片片上上的的周周期期性性激激振振力力，又称为扰动力。又称为扰动力。 产产生生周周期期性性激激振振力力的的原原因因很很多多。因因出出汽汽道道汽汽流流压压力力沿沿节节距距的的不不均均匀匀分分布布所所引引起起的的周周期期性性激激振振力力，其其频频率率是是转转子子的的转转速速与与静静叶叶片片片片数数的的乘乘积积，称称为为高高频频激激振振力力。由由于

50、于隔隔板板通通流流面面积积不不均均匀匀所所引引起起汽汽流流力力的的不不均均匀匀而而产产生生的的周周期期性性激激振振力力，其其频频率率等等于转速或转速的简单倍数，于转速或转速的简单倍数，称为低频激振力称为低频激振力。 如如果果激激振振力力的的频频率率落落入入与与叶叶片片自自振振频频率率相相同同的的共共振振频频率率之之中中时时，则则振振幅幅就就要要突突然然增增大大至至不不能能允允许许的的程程度度，从从而而使使叶叶片片产产生生过过大大的的应应力力。视视应应力力超超过过允允许许值值的的程程度度不不同同，在在经经过过一一定定的的时时间间之之后后，即即会会发发生生叶叶片片的的断断裂裂。汽汽轮轮机机动动叶叶

51、的的设设计计和和计计算算是以汽轮机在运行过程中没有这种危险的共振为条件的。是以汽轮机在运行过程中没有这种危险的共振为条件的。7/28/20247/28/20242222锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料1 1良好的常温和高温机械性能良好的常温和高温机械性能2 2良好的抗蚀性良好的抗蚀性3.3.良好的减振性良好的减振性4 4一定的耐磨性一定的耐磨性5 5良好的工艺性良好的工艺性 对于用来制造叶片的金属材料，在性能上应满足以下的要求：对于用来制造叶片的金属材料，在性能上应满足以下的要求：7/28/20247/28/20242323锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线

52、机用及事故分析电厂金属材料（二）气轮机叶片材料介绍（二）气轮机叶片材料介绍制制造造气气轮轮机机叶叶片片的的材材料料，主主要要是是含含铬铬13%13%的的铬铬不不锈锈钢钢几几含含铬铬约约12%12%并并加加入入少少量钨、钼、钒、铌等合金元素以提高材料热强性的强化性铬不锈钢。量钨、钼、钒、铌等合金元素以提高材料热强性的强化性铬不锈钢。蒸蒸汽汽温温度度超超过过600C600C时时，一一般般采采用用奥奥氏氏体体耐耐热热钢钢来来作作叶叶片片，燃燃气气轮轮机机叶叶片片是用铁基或镍基的耐热合金来制造。是用铁基或镍基的耐热合金来制造。国外对于负荷很大的末级叶片，以开始使用比重小的铝合金或钛合金。国外对于负荷很

53、大的末级叶片，以开始使用比重小的铝合金或钛合金。常常用用的的叶叶片片用用钢钢化化学学成成分分及及应应用用范范围围见见表表7-57-5所所示示，常常用用的的叶叶片片用用钢钢热热处处理及机械性能见表理及机械性能见表7-67-6所示。所示。7/28/20247/28/20242424锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料1 1铬不锈钢铬不锈钢 对对于于工工作作温温度度在在450-500C450-500C以以下下的的气气轮轮机机叶叶片片，国国内内外外均均广广泛泛采采用用1Cr131Cr13或或2Cr132Cr13的铬不锈钢制造。这类钢还具有较高的热强性又属于马氏体型耐热钢。的

54、铬不锈钢制造。这类钢还具有较高的热强性又属于马氏体型耐热钢。加入铬的主要目的是提高钢的抗蚀性。加入铬的主要目的是提高钢的抗蚀性。1Cr131Cr13钢钢用用于于气气轮轮机机中中几几级级叶叶片片。2Cr132Cr13钢钢由由于于强强度度高高一一些些，故故用用于于气气轮轮机机的的最最后后几几级级叶叶片片。1Cr131Cr13钢钢的的最最高高工工作作温温度度为为480C480C左左右右，1Cr131Cr13钢钢最最高高工工作作温温度度为为450C450C，当温度超过，当温度超过500C500C时，这类叶片钢的热强性将明显下降。时，这类叶片钢的热强性将明显下降。铬铬不不锈锈钢钢抗抗水水冲冲蚀蚀的的能能

55、力力比比较较差差。防防止止水水冲冲蚀蚀的的方方法法有有两两方方面面，一一是是改改造造汽汽轮轮机机通通流流部部分分的的结结构构及及消消除除湿湿蒸蒸汽汽；二二是是增增强强叶叶片片材材料料抗抗水水冲冲蚀蚀的的能能力力。增增强强叶叶片片材材料料抗抗水水冲冲蚀蚀的的能能力力常常用用的的方方法法是是在在叶叶片片表表面面易易被被水水冲冲蚀蚀的的部部位位焊焊上上高高硬硬度度耐耐磨磨合合金金或或对对叶叶片片进进行行表表面面处处理理。常常用用的的表表面面处处理理有有氯氯化化、电电火火花花处处理或局部淬火等。理或局部淬火等。7/28/20247/28/20242525锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故

56、分析电厂金属材料2 2强化型铬不锈钢强化型铬不锈钢提提高高铬铬1313型型叶叶片片用用钢钢的的热热强强性性，在在这这类类钢钢的的基基础础上上加加入入了了少少量量的的铝铝、钒钒、钨钨、镍镍、铌铌、硼硼等等元元素素。钒钒或或铌铌与与碳碳的的亲亲和和力力比比铬铬大大，加加入入后后能能避避免免铬铬进进入入碳碳化化物物，让让铬铬充充分分溶溶入入固固镕镕体体发发挥挥防防腐腐蚀蚀和和强强化化作作用用。因因此此，强强化化型型铬铬不不锈锈钢钢中中的的含含铬铬量量为为1111或或1212 左左 右右 。 常常 用用 的的 强强 化化 型型 铬铬 不不 锈锈 钢钢 有有 Cr11MoVCr11MoV、 Cr12WM

57、oVCr12WMoV、 Crl2WNbVBCrl2WNbVB、2Cr12WMoNbVB2Cr12WMoNbVB及及1Cr11Ni2W2MoV1Cr11Ni2W2MoV等钢种。等钢种。 Cr11MoVCr11MoV钢钢中中加加入入了了钼钼和和钒钒，钼钼溶溶入入铁铁素素体体，提提高高了了铁铁素素体体的的强强度度和和再再结结晶晶温温度度；钒钒与与碳碳形形成成了了稳稳定定性性较较高高、硬硬度度也也高高的的碳碳化化物物。我我国国125MW125MW机机组组、300MW300MW机机组组及及600MW600MW机组的汽轮机前级动叶片，都是用机组的汽轮机前级动叶片，都是用Cr11MoVCr11MoV钢制造的

58、。钢制造的。 Crl2WMoVCrl2WMoV钢钢中中又又多多了了钨钨和和镍镍元元素素，热热强强性性又又有有提提高高，可可用用在在580580以以下下大大功功率率汽汽轮轮机机的的叶叶片片材材料料。由由于于钨钨、钼钼、铌铌都都是是缩缩小小奥奥氏氏体体扩扩大大铁铁轰轰体体区区域域的的元元素素，当当含含量量较较多多时时会会出出现现过过多多的的铁铁素素体体，从从而而降降低低钢钢的的韧韧性性。为为了了降降低低铁铁素素体体的的含含量量，需需要要加一些镍元素。加一些镍元素。7/28/20247/28/20242626锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料( (三三) )汽轮机叶片事

59、故分析汽轮机叶片事故分析按按照照叶叶片片断断裂裂的的性性质质，叶叶片片断断裂裂可可分分为为长长期期疲疲劳劳损损坏坏、短短期期疲疲劳劳损损坏坏、接接触疲劳损坏、应力腐蚀和腐蚀废劳损坏触疲劳损坏、应力腐蚀和腐蚀废劳损坏等。等。1长期疲劳损坏长期疲劳损坏长长期期疲疲劳劳是是指指叶叶片片运运行行过过程程中中，承承受受低低于于叶叶片片原原始始疲疲劳劳极极限限的的应应力力，经经过较长的时间过较长的时间(远大于远大于107次次)才发生的一种机械疲劳损坏。才发生的一种机械疲劳损坏。例例如如，因因叶叶片片或或叶叶片片组组存存在在着着某某种种高高频频振振动动而而引引起起共共振振损损坏坏；叶叶片片表表面面有有缺缺陷

60、陷(如如夹夹杂杂、腐腐蚀蚀点点坑坑、划划痕痕等等)，使使叶叶片片局局部部区区域域产产生生应应力力集集中中而而提提早早发发生生疲疲劳劳损损坏坏；由由于于运运行行不不正正常常(如如低低周周波波运运行行、超超负负荷荷运运行行、低低负负荷荷运运行行等等)，使使某某些些级级的的叶叶片片应应力力升升高高，导导致致提提早早破破坏坏。长长期期疲疲劳劳损损坏坏在电厂叶片事故中最为常见。在电厂叶片事故中最为常见。长期疲劳损坏的宏观特征是断口乎整、断面呈细瓷状结构，贝壳纹清晰，疲劳断裂区面长期疲劳损坏的宏观特征是断口乎整、断面呈细瓷状结构，贝壳纹清晰，疲劳断裂区面积一般大于静撕裂区面积。积一般大于静撕裂区面积。当应

61、力水平稍高时，疲劳断裂区面积会减小；反之，叶片应当应力水平稍高时，疲劳断裂区面积会减小；反之，叶片应力水平较低，破坏时间较长的断口，疲劳断裂区域面积就大一些。因而可从分析断口的力水平较低，破坏时间较长的断口，疲劳断裂区域面积就大一些。因而可从分析断口的疲劳断裂区面积的大小来推断叶片受载皮力的大小。疲劳断裂区面积的大小来推断叶片受载皮力的大小。防止长期疲劳损坏的主要措施是：防止长期疲劳损坏的主要措施是：消除共振、提高叶片制造质量和安装质量、行条件。消除共振、提高叶片制造质量和安装质量、行条件。7/28/20247/28/20242727锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属

62、材料2短期疲劳损坏短期疲劳损坏短短期期疲疲劳劳损损坏坏是是指指叶叶片片在在运运行行过过程程中中，受受到到外外界界较较大大的的应应力力或或是是较较大大的的激激振振力力，导导致致叶叶片片只只受受了了较较少少的的振振动动次次数数（小小于于107108次次）就就发发生生断断裂裂的一种机械疲劳损坏。的一种机械疲劳损坏。例如，由于运行不正常。疏水系统发生故障，使水进入气轮机内，叶片遭到水的冲击而承受较大例如，由于运行不正常。疏水系统发生故障，使水进入气轮机内，叶片遭到水的冲击而承受较大的应力，随即很快损坏；或是由于设计不良，安装不好，存在较大的低频激振力（如转子不平衡的应力，随即很快损坏；或是由于设计不良

63、，安装不好，存在较大的低频激振力（如转子不平衡而产生的振动；隔板结构不佳或安装不良，存在较大的交变应力；或是喷嘴损坏，使叶片受到不而产生的振动；隔板结构不佳或安装不良，存在较大的交变应力；或是喷嘴损坏，使叶片受到不均等），当低频激振力与叶片的自振频率相同时就引起共振，会很快导致叶片的断裂。均等），当低频激振力与叶片的自振频率相同时就引起共振，会很快导致叶片的断裂。短期疲劳损坏的宏观特征是：短期疲劳损坏的宏观特征是：断口表面粗糙，疲劳贝壳纹（又称疲劳前沿线）不明显，断口表面粗糙，疲劳贝壳纹（又称疲劳前沿线）不明显，在断面上疲劳区面积往往小于最后断裂的静撕裂区面积，在断口的四周伴有宏观的塑在断面上

64、疲劳区面积往往小于最后断裂的静撕裂区面积，在断口的四周伴有宏观的塑性变形，经受水击的叶片断口还呈现性变形，经受水击的叶片断口还呈现“人人”字型纹络的特征。字型纹络的特征。防止短期疲劳损坏的主要方法是设法消除低频共振和防止水击的发生。防止短期疲劳损坏的主要方法是设法消除低频共振和防止水击的发生。7/28/20247/28/20242828锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料3接触疲劳损坏接触疲劳损坏接接触触疲疲劳劳损损坏坏是是由由于于存存在在着着振振动动，使使毗毗邻邻的的叶叶片片之之间间或或者者叶叶片片和和叶叶轮轮之之间间产产生生往往复复的的微微量量位位移移，相相互互

65、接接触触摩摩擦擦的的一一种种机机械械疲疲劳劳损损坏坏。接接触触应应力力往往往往是是由由叶叶根根齿齿部部设设计计不不合合理理，或或是是安安装装不不良良所所产产生生的的。叶叶根根的的接接触触面面因因振振动动而而进进行行往往复复循循环环的的摩摩擦擦，造造成成根根部部表表面面层层金金属属晶晶体体的的滑滑移移和和硬硬化化，接接触触摩摩擦擦到到一一定定次次数数后后，硬硬化化层层会会出出现现微微显显裂裂纹纹，继继续续不不断断地地接接触触摩摩擦擦会会使使显显微微裂纹不断扩展，最终发生接触疲劳断裂。裂纹不断扩展，最终发生接触疲劳断裂。接接触触疲疲劳劳损损坏坏的的宏宏观观特特征征：断断口口具具有有贝贝壳壳状状特特

66、征征，并并往往往往伴伴有有因因摩摩擦擦氧氧化化而而产产生生地地斑斑痕痕。接接触触疲疲劳劳损损坏坏地地显显微微裂裂纹纹呈呈簇簇状状，大大体体上上互互相相平平行行，并并与与摩擦应力垂直。摩擦应力垂直。防防止止接接触触疲疲劳劳损损坏坏的的措措施施是是：消消除除共共振振（特特别别是是切切向向振振型型），提提高高气气轮轮机机的的安安装装质质量量，设设法法增增大大叶叶根根的的接接触触面面积积，改改善善叶叶轮轮与与叶叶根根接接触触面面的的接接触触状状况况使使叶叶根根齿齿部部在在工工作作状状态态下下尽尽量量保保持持均均匀匀的的接接触触，避避免免局局部部点点或或区区接接触触应应力的集中。力的集中。7/28/20

67、247/28/20242929锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料二、汽轮机转子及其它部件用钢二、汽轮机转子及其它部件用钢（一）汽轮机转子用钢及其事故分析（一）汽轮机转子用钢及其事故分析1转子的工作条件及对材料性能的要求转子的工作条件及对材料性能的要求汽汽轮轮机机转转子子是是主主轴轴和和叶叶轮轮的的组组合合部部件件，转转子子是是汽汽轮轮机机设设备备的的心心脏脏。随随着着高高温温高高压压大大容量锅炉汽轮机机组的发展，汽轮机转子的容量锅炉汽轮机机组的发展，汽轮机转子的重量和尺寸也愈来愈大重量和尺寸也愈来愈大。高高压压蒸蒸汽汽喷喷射射到到工工作作叶叶片片后后，转转动动力力

68、矩矩由由叶叶轮轮传传到到主主轴轴。主主轴轴不不但但承承受受扭扭矩矩和和由由自自重重引引起起的的弯弯矩矩作作用用，而而且且因因为为主主轴轴较较长长，过过热热蒸蒸汽汽自自第第一一级级至至最最末末级级叶叶轮轮其其温温度度是是逐逐渐渐在在降降低低的的，由由于于这这种种不不均均匀匀的的温温度度分分布布，主主轴轴还还要要承承受受温温度度梯梯度度所所造造成成的的热热应应力力。此此外外，主主轴轴还还要要受受到到因因振振动动所所产产生生的的附附加加应应力力和和发发电电机机短短路路时时产产生生的的巨巨大大扭扭转转应力及冲击载荷的复杂作用应力及冲击载荷的复杂作用。叶叶轮轮是是装装配配在在主主轴轴上上的的，在在高高速

69、速旋旋转转时时，圆圆周周线线速速度度很很大大，出出于于离离心心力力的的作作用用产产生生巨巨大大的的切切向向和和径径向向应应力力，其其中中轮轮毂毂部部分分受受力力最最大大。叶叶轮轮也也要要受受到到振振动动应应力力和和毂毂孔孔与与轴之间的压缩应力轴之间的压缩应力。高高参参数数大大功功率率机机组组的的转转子子因因在在高高沮沮蒸蒸汽汽区区工工作作，还还要要考考虑虑到到材材料料的的蠕蠕变变、腐腐蚀蚀、热热疲劳、持久强度、断裂韧性疲劳、持久强度、断裂韧性等问题。等问题。7/28/20247/28/20243030锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料制造汽轮机转子的材料要求：制造

70、汽轮机转子的材料要求：(1)(1)严严格格控控制制钢钢的的化化学学成成分分。钢钢中中含含硫硫量量不不大大于于0 0035035( (酸酸性性平平炉炉钢钢) )或或0 0030030( (碱碱性性电电炉炉钢钢) )；铜铜的的含含量量应应低低于于0 02525；含含锡锡的的钢钢材材，钼钼的的含含量不允许低于下限，钢中的气体量不允许低于下限，钢中的气体( (如氢等如氢等) )应尽量低。应尽量低。(2)(2)综综合合机机械械性性能能要要好好。既既要要强强度度高高，又又要要塑塑性性、韧韧性性好好。沿沿轴轴向向和和径径向向的的机机械械性性能能应应均均匀匀一一致致，要要求求轮轮毂毂与与轮轮缘缘之之间间的的硬

71、硬度度偏偏差差不不超超过过HB40HB40，轮轮毂毂或或轮轮缘缘本本身身各各点点的的硬硬度度差差不不得得超超过过HB30HB30，而而且且主主抽抽两两端端面面硬硬度度值值的的偏差不超过偏差不超过HB40HB40。此外，还要求材料的缺口敏感性小。此外，还要求材料的缺口敏感性小。 (3)(3)有有一一定定的的抗抗氧氧化化、抗抗蒸蒸汽汽腐腐蚀蚀的的能能力力；对对于于在在高高温温下下运运行行的的主主铀铀和和叶轮，还要求高的蠕变极限和持久强度，以及足够的组织稳定性。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)(4)不不允允许许存存在在白白点点、内内裂裂、缩缩孔孔、大大块块非非金金属属

72、夹夹杂杂物物或或密密集集性性细细小小夹夹杂杂物等缺陷。物等缺陷。(5)(5)有良好的淬透性，良好的焊接性能等工艺性能。有良好的淬透性，良好的焊接性能等工艺性能。7/28/20247/28/20243131锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料2汽轮机转子用钢介绍汽轮机转子用钢介绍汽汽轮轮机机转转子子的的材材料料是是按按不不同同的的强强度度级级别别选选用用的的。转转于于用用钢钢一一般般都都属属于于中中碳碳钢钢和和中中碳碳合合金金钢钢，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(例如选用例如选用17CrMo1V

73、钢钢)。功功率率较较大大的的汽汽轮轮机机其其转转子子用用钢钢都都含含有有一一定定量量的的铬铬、镍镍、钼钼、锰锰等等合合金金元元素素，加加入入这这些些元元素素可可以以提提高高钢钢的的淬淬透透性性，增增加加钢钢的的强强度度，其其中中钼钼可可以以减减小小钢钢的的回回火火脆脆性性，铬铬、钼钼、钨钨、钒钒则则可提高钢的热强性。可提高钢的热强性。汽汽轮轮机机组组功功率率不不同同，转转子子的的制制造造方方法法也也不不同同，小小功功率率机机组组主主轴轴与与叶叶轮轮分分开开制制造造，而而后后用用热热套套法法整整装装成成转转子子；中中等等功功率率机机组组，转转子子采采用用一一部部分分叶叶轮轮与与主主轴轴锻锻成成一

74、一个个整整体体（一一般般是是高高压压段段），另另一一部部分分叶叶轮轮采采用用热热套套法法整整装装；大大功功率率机机组组，高高压压转转子子为为整整体体锻锻造造，而而低低压压转转子子是是焊接而成的。焊接而成的。34CrMo34CrMo钢钢用用作作480480以以下下的的汽汽轮轮机机的的主主轴轴有有较较好好的的工工艺艺性性能能和和较较高高的的热热强强性性，长长时时期期使使用用组组织织也比较稳定。若工作温度超过也比较稳定。若工作温度超过480480时热强性就有明显降低。时热强性就有明显降低。17CrMo1V17CrMo1V钢钢用用于于工工作作温温度度520520以以下下的的汽汽轮轮机机、燃燃气气轮轮机

75、机和和压压气气机机的的焊焊接接转转子子。对对17CrMo1V17CrMo1V钢钢焊接时，必须严格控制预热温度，焊后应立即进行高温回火。焊接时，必须严格控制预热温度，焊后应立即进行高温回火。27Cr2Mo1V27Cr2Mo1V钢钢中中铬铬和和铂铂钼钼的的含含量量均均较较多多，有有较较好好的的制制造造工工艺艺性性能能和和热热强强性性，可可用用来来制制造造工工作作温温度度540540以以下下的的汽汽轮轮机机整整锻锻转转子子和和叶叶轮轮。若若用用来来制制造造转转子子和和叶叶轮轮，均均需需要要经经过过两两次次正正火火加加回回火火处理。第一次正火处理。第一次正火970970990990空冷，第二次正火空冷

76、，第二次正火930930950950空冷，回火空冷，回火680680700700炉冷。炉冷。7/28/20247/28/20243232锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料34CrNi3Mo34CrNi3Mo钢钢是是大大截截面面高高强强度度钢钢，具具有有良良好好的的综综合合机机械械性性能能和和工工艺艺性性能能，国国内内外外曾曾用用来来制制造造发发电电机机转转子子和和汽汽轮轮机机整整锻锻转转子子及及叶叶轮轮，工工作作温温度度限限制制在在400400以以下下。一一般般是是在在调调质质状状态态下下使使用用，840840870870油油淬淬，560560650650回火。这

77、类钢因为含镍量高，所以无回火脆性倾向。回火。这类钢因为含镍量高，所以无回火脆性倾向。33CrMoWV33CrMoWV钢钢是是我我国国自自行行研研制制的的无无镍镍大大锻锻件件用用钢钢，已已在在50MW50MW以以下下汽汽轮轮机机中中大大量量应应用用，可可替替代代34CrNiMo34CrNiMo钢钢。调调质质工工艺艺为为950950油油淬淬，580580660660空空冷冷或炉冷。油淬时应有足够的深冷度，以获得较好的心部性能。或炉冷。油淬时应有足够的深冷度，以获得较好的心部性能。18CrMnMoB18CrMnMoB钢钢也也是是我我国国研研制制的的无无镍镍少少铬铬大大锻锻件件用用钢钢，加加入入硼硼可

78、可以以增增加加淬淬透透性，也是性，也是34CrNi3Mo34CrNi3Mo钢的代用钢钢的代用钢20Cr3MoWV20Cr3MoWV钢钢是是一一种种热热强强性性较较高高的的低低合合金金耐耐热热钢钢，因因为为此此钢钢中中含含钒钒量量比比33Cr3MoWV33Cr3MoWV钢钢高高，因因此此弥弥散散硬硬化化的的效效果果就就好好。用用于于制制造造工工作作温温度度低低于于550550的汽轮机和燃气轮机整锻转于和叶轮等大锻件。的汽轮机和燃气轮机整锻转于和叶轮等大锻件。550550600600温温度度范范围围的的大大锻锻件件，国国外外过过去去一一直直采采用用奥奥氏氏体体钢钢，但但价价格格昂昂贵贵1212型型

79、转转于于用用钢钢，如如英英国国的的H H 4646苏苏联联的的802802、756756、美美国国的的C C 422422钢等。钢等。7/28/20247/28/20243333锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料3 3汽轮机转子事故分析汽轮机转子事故分析汽汽轮轮机机转转子子的的金金属属事事故故主主要要是是叶叶轮轮与与主主轴轴( (转转子子) )的的变变形形与与开开裂。裂。(1)(1)主主轴轴( (转转子子) )的的变变形形 汽汽轮轮机机主主轴轴由由于于出出厂厂时时残残余余应应力力较较大大，运运输输或或安安装装不不当当( (热热套套时时由由于于加加热热和和冷冷却却不

80、不均均匀匀而而产产生生的的局局部部热热应应力力) )以以及及运运行行不不良良( (动动、静静部部件件单单侧侧摩摩擦擦所所造造成成的的局局部部膨膨胀胀) )等，均可能引起主轴的变形。等，均可能引起主轴的变形。 当当主主轴轴( (转转子子) )发发生生弯弯曲曲变变形形时时，需需要要进进行行校校正正，通通常常称称为为“直直轴轴”。对对于于小小功功率率汽汽轮轮机机碳碳钢钢转转子子，可可采采用用局局部部加加热热法法予予以以校校直直。对对于于大大功功率率汽汽轮轮机机主主抽抽( (转转子子) )，则则必必须须采采用用“松松弛弛法法”进行校正。进行校正。7/28/20247/28/20243434锅炉与汽轮线

81、机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料(2)(2)主主袖袖( (转转子子) )的的断断裂裂 汽汽轮轮机机转转子子是是高高速速转转动动的的部部件件，主主轴轴的的断断裂裂会会造造成成严严重重的的事事故故，国国内内外外都都曾曾发发生生过过这这类类事事故故，必必须须引引起起高高度度的的重重视视。主主轴轴( (转子转子) )产生裂纹的原因大致有以下几种：产生裂纹的原因大致有以下几种：1)1)结结构构不不良良。如如两两截截面面交交界界处处过过渡渡圆圆角角太太小小、机机械械加加工工租租糙糙，有有尖尖锐锐刀刀浪痕等，导致严重伤应力集中，从而在交变裁荷作用下断裂。浪痕等，导致严重伤应力集中，从而在

82、交变裁荷作用下断裂。2)2)腐腐蚀蚀介介质质的的影影响响。主主轴轴运运行行或或停停机机时时接接触触蒸蒸汽汽、油油和和水水等等腐腐蚀蚀介介质质，表面形成腐蚀坑或腐蚀裂纹。表面形成腐蚀坑或腐蚀裂纹。3)3)材质不良。材质不良。4)4)运运行行不不当当。运运行行时时有有超超温温或或超超速速现现象象，启启动动停停机机过过快快引引起起过过大大的的内内电电应力等。应力等。(3)(3)叶叶轮轮的的变变形形与与开开裂裂 叶叶轮轮的的变变形形破破坏坏了了转转子子的的动动平平衡衡，运运行行中中会会产产生生很很大大的的振振动动，因因此此，变变形形后后也也必必须须进进行行校校正正。叶叶轮轮，特特别别是是末末级级叶叶轮

83、轮，在在长长期期远远行行过过程程中中键键槽槽处处容容易易出出现现裂裂纹纹，当当裂裂纹纹达达到到一一定定深深度度时时，整整个个叶轮会飞裂。叶轮会飞裂。7/28/20247/28/20243535锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料引起叶轮开裂的主要原因是：引起叶轮开裂的主要原因是：1)1)键槽处加工质量差，应力高度集中产生裂纹源。键槽处加工质量差，应力高度集中产生裂纹源。2)2)材材料料的的综综合合机机械械性性能能差差，强强度度偏偏高高，塑塑性性和和韧韧性性偏偏低低，脆性大，加速裂纹的扩展。脆性大，加速裂纹的扩展。3)3)机组停机保养不善机组停机保养不善, ,或介质腐

84、蚀性较大或介质腐蚀性较大, ,造成应力腐蚀。造成应力腐蚀。防防止止叶叶轮轮开开裂裂的的措措施施是是: :注注意意停停机机时时的的保保养养工工作作, ,防防止止产产生生腐腐蚀蚀; ;提提高高冶冶金金质质量量和和键键槽槽的的加加工工光光洁洁度度; ;大大修修时时加加强强对对后后几几级级叶叶轮轮的的探探伤伤检检查查, ,及及时时对对已已经经产产生生裂裂纹纹的的叶叶轮轮采采取取补补焊修复或者换上新的叶轮。焊修复或者换上新的叶轮。7/28/20247/28/20243636锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料( (二二) )汽轮机静子用钢及事故分析汽轮机静子用钢及事故分析1.

85、1. 静子的工作条件静子的工作条件汽汽轮轮机机静静子子( (汽汽缸缸、隔隔板板、蒸蒸汽汽室室等等) )部部件件是是在在高高温温高高压压或或一一定定的的温温差差、压压力差作用下长期工作的。力差作用下长期工作的。汽汽缸缸是是汽汽轮轮机机的的重重要要部部件件，通通常常分分为为上上、下下两两部部分分。汽汽缸缸工工作作时时受受到到气气流流的的压压力力，这这种种压压力力在在汽汽缸缸的的前前部部最最大大，沿沿轴轴线线向向后后逐逐渐渐降降低低，因因此此在在汽汽缸缸壁上所受的力是变化的。壁上所受的力是变化的。汽汽缸缸内内温温度度场场分分布布也也比比较较复复杂杂，例例如如汽汽缸缸前前后后存存在在着着温温度度梯梯度

86、度，在在大大功功率率高高参参数数凝凝汽汽式式汽汽轮轮机机的的中中压压缸缸中中，从从蒸蒸汽汽入入口口到到出出口口的的温温度度差差超超过过500500，低压缸则在真空条件下工作，承受着外部空气的压力。，低压缸则在真空条件下工作，承受着外部空气的压力。汽汽缸缸形形状状复复杂杂，尺尺寸寸和和重重量量大大，从从而而造造成成铸铸件件生生产产上上的的困困难难。在在结结构构上上，缸缸壁壁较较厚厚，且且又又厚厚薄薄不不均均匀匀，拐拐角角多多，从从法法兰兰到到汽汽缸缸的的过过渡渡区区域域，截截面面变变化很大，容易产生铸造缺陷和很大的局部应力。化很大，容易产生铸造缺陷和很大的局部应力。7/28/20247/28/2

87、0243737锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料静子材料的要求：（1 1）足够高的室温机械性能和较好的热强性。）足够高的室温机械性能和较好的热强性。（2 2）有有一一定定的的抗抗氧氧化化性性能能，良良好好的的组组织织稳稳定定性性和和抗抗热热疲疲劳能力。劳能力。（3 3）具有尽可能好的铸造性能及良好的焊接性能。）具有尽可能好的铸造性能及良好的焊接性能。7/28/20247/28/20243838锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料1.1.静子零部件用钢静子零部件用钢工工作作温温度度不不同同，静静子子的的材材料料也也就就不不同同。中中、小小

88、功功率率气气轮轮机机的的低低压压缸缸还还可可用用灰灰口口铸铸铁铁或耐热合金铸铁来制造。或耐热合金铸铁来制造。 对对于于工工作作温温度度在在425425以以下下的的气气轮轮机机的的汽汽缸缸、隔隔板板、主主蒸蒸汽汽阀阀等等零零部部件件，可可以以用用ZG25ZG25钢钢铸铸造造。然然后后在在900900退退火火或或900900正正火火再再在在650650回回火火68h68h。铸铸件件在在机机械械加加工工或或补焊后应再补焊后应再650650680680退火退火68h68h。ZG20CrMoZG20CrMo钢钢用用于于工工作作温温度度在在500500以以下下的的汽汽缸缸、隔隔板板、主主蒸蒸汽汽阀阀等等，

89、铸铸件件在在900900正正火，火，650650680680回火；经机械加工或补焊后应在回火；经机械加工或补焊后应在650650680680退火退火4 48h8h。ZG20CrMoVZG20CrMoV钢钢用用于于工工作作温温度度在在540540以以下下的的汽汽轮轮机机静静子子，该该钢钢含含有有钒钒元元素素，因因而而热热强强性性有有了了提提高高。但但是是铸铸造造性性能能和和焊焊接接性性能能要要比比ZG20CrMoZG20CrMo钢钢差差一一些些，应应严严格格控控制制焊焊前前预预热（热（300350300350）和焊后消除应力的退火处理。）和焊后消除应力的退火处理。ZG15Cr1Mo1VZG15C

90、r1Mo1V钢钢含含铬铬钼钼比比ZG20CrMoVZG20CrMoV钢钢高高，因因而而就就有有更更高高的的热热强强性性，可可用用于于制制造造570570温度以下的气轮机静子。其铸造性能和焊接性能比温度以下的气轮机静子。其铸造性能和焊接性能比ZG20CrMoVZG20CrMoV钢稍差一些。钢稍差一些。对对蒸蒸汽汽参参数数为为560560580580、23.5Mpa23.5Mpa（240240大大气气压压）的的大大功功率率气气轮轮机机汽汽缸缸则则要要求求用用更更高高的的热热强强性性材材料料来来制制造造，国国外外是是采采用用ZGCr11MoVBZGCr11MoVB钢钢一一类类的的强强化化型型马马氏氏

91、体体耐耐热热钢钢来来制制造。造。7/28/20247/28/20243939锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料 3 3、汽缸的变形和开裂、汽缸的变形和开裂（1 1）汽汽缸缸的的变变形形，汽汽缸缸发发生生变变形形会会影影响响气气轮轮机机的的安安全全经经济济运运行行，其其表表现现形形式式为为汽汽缸缸水水平平结结合合面面因因变变形形而而漏漏汽汽，以以及及汽汽缸缸圆圆周周发发生生变变形形而而导导致致气气轮轮机机中中心心变变化化。为为此此在在检检修修时时不不得得不不进进行行水水平平结结合合面面的的修修刮刮和和局局部部补补焊焊（也也可可用热喷涂进行修复）以及重新调整气轮机中心

92、。用热喷涂进行修复）以及重新调整气轮机中心。 造成汽缸变形的主要原因有：造成汽缸变形的主要原因有： 汽汽缸缸残残余余应应力力过过大大。汽汽缸缸由由于于形形状状复复杂杂、厚厚薄薄不不均均匀匀铸铸造造时时各各部部分分的的凝凝固固和和冷冷却却速速度度不不一一而而产产生生内内应应力力。在在汽汽缸缸运运行行过过程程中中会会因因残残余余应应力力的的作作用用而导致汽缸变形。为了消除铸造残余应力需要进行消除应力退火处理。而导致汽缸变形。为了消除铸造残余应力需要进行消除应力退火处理。 蠕蠕变变的的影影响响。高高压压气气轮轮机机的的工工作作温温度度往往往往会会在在产产生生蠕蠕变变的的温温度度以以上上，因因此此，在

93、在长长期期运运行行过过程程中中就就会会有有蠕蠕变变现现象象发发生生。由由于于汽汽缸缸形形状状复复杂杂、厚厚薄薄不不均均匀匀，各各部部分分的的温温度度和和压压力力不不同同，使使各各部部分分的的蠕蠕变变速速度度不不同同，因因而而各各部部分蠕变（塑性变形）量不同，导致汽缸变形。分蠕变（塑性变形）量不同，导致汽缸变形。气轮机基础不良，造成各部分受力的大小不同而产生汽缸变形。气轮机基础不良，造成各部分受力的大小不同而产生汽缸变形。7/28/20247/28/20244040锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（1）汽汽缸缸的的开开裂裂，汽汽缸缸裂裂纹纹大大都都产产生生在在温温

94、度度梯梯度度大大、圆圆角角半半径径小小或或汽汽缸缸厚厚度度不不对对称称的的地地方方，法法兰兰与与汽汽缸缸壁壁的的过过渡渡区区以以及及各各调调节节气气门门汽汽道道之之间间最最容容易易产产生裂纹。生裂纹。产产生生汽汽缸缸裂裂纹纹的的原原因因是是很很复复杂杂的的，内内因因包包括括汽汽缸缸的的结结构构、材材质质、工工艺艺等等方方面面的的原原因因。外外因因包包括括温温度度条条件件及及应应力力状状态态等等方方面面的的原原因因。汽汽缸缸在在结结构构上上如如果果拐拐角角的的半半径径小小及及壁壁的的厚厚薄薄差差别别大大而而又又过过于于陡陡峭峭，则则容容易易导导致致应应力力集集中中及及应力的增大，在一定的条件下就

95、会导致裂纹的产生。应力的增大，在一定的条件下就会导致裂纹的产生。出出现现了了裂裂纹纹的的汽汽缸缸可可以以采采取取挖挖除除补补焊焊等等方方法法以以消消除除裂裂纹纹和和防防止止裂裂纹纹的的继继续续扩展。扩展。7/28/20247/28/20244141锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料第三节第三节 螺栓用钢及断裂事故分析螺栓用钢及断裂事故分析一一 、螺栓的工作条件及对材料性能的要求、螺栓的工作条件及对材料性能的要求 螺栓是锅炉螺栓是锅炉 汽轮机和蒸汽管道上广泛使用的紧固零件。汽轮机和蒸汽管道上广泛使用的紧固零件。螺螺栓栓在在工工作作时时由由于于螺螺母母拧拧紧紧而而使使

96、其其受受到到拉拉应应力力，从从而而使使螺螺栓栓产产生生一一作作用用于于法法兰兰结结合合面面的压力，使所的压力，使所连接的两结合面密和而不致产生漏汽现象连接的两结合面密和而不致产生漏汽现象。螺螺栓栓和和螺螺母母是是在在高高温温高高压压下下工工作作的的，在在长长期期运运行行的的过过程程会会发发生生应应力力松松弛弛，导导致致螺螺栓栓压压紧力降低，造成法兰结合面漏汽。紧力降低，造成法兰结合面漏汽。在在汽汽轮轮机机运运行行过过程程中中，如如果果其其他他意意外外停停机机事事故故发发生生，法法兰兰结结合合的的连连续续工工作作时时间间，取取决决于于螺螺栓栓的的可可靠靠性性。一一般般要要求求螺螺栓栓的的可可靠靠

97、工工作作时时间间不不应应该该小小于于汽汽轮轮机机按按计计划划进进行行大大修修的的两次停机之间的时间。两次停机之间的时间。我国电厂使用在高温下工作的紧固件，设计寿命通常规定为我国电厂使用在高温下工作的紧固件，设计寿命通常规定为2104h.影响螺栓工作期限的因素很多影响螺栓工作期限的因素很多，例如螺栓本身的结构，制造的质量，拧紧螺栓的方法和，例如螺栓本身的结构，制造的质量，拧紧螺栓的方法和拧紧的程度，汽轮机启动时螺栓与法兰之间的温度等。拧紧的程度，汽轮机启动时螺栓与法兰之间的温度等。7/28/20247/28/20244242锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料对螺栓用

98、钢有以下一些要求：对螺栓用钢有以下一些要求：（1 1）具具有有较较高高的的抗抗松松弛弛性性能能。我我国国规规定定大大电电厂厂所所用用的的高高温温螺螺栓栓最最小小密密封封力力为为147 147 Mpa,Mpa,因因此此，要要求求螺螺栓栓用用钢钢有有较较高高的的抗抗松松弛弛性性能能，以以保保证证在在较较小的初紧应力下，大修期内的压紧力不低于最小密封应力。小的初紧应力下，大修期内的压紧力不低于最小密封应力。（2 2）足够高的强度和韧性。）足够高的强度和韧性。（3 3）小小的的缺缺口口敏敏感感性性。由由于于螺螺栓栓上上存存在在着着螺螺纹纹，有有应应力力集集中中的的条条件件，因此要求材料具有小的缺口敏感

99、性。因此要求材料具有小的缺口敏感性。（4 4）良好的耐腐蚀性能，小的热脆性倾向。）良好的耐腐蚀性能，小的热脆性倾向。（5 5）不不发发生生螺螺母母“咬咬死死”现现象象。为为此此，要要求求螺螺母母材材料料的的硬硬度度应应比比螺螺栓栓低低HB2040HB2040。所所以以螺螺母母材材料料可可以以比比螺螺栓栓材材料料低低一一级级；若若材材料料相相同同，螺螺母母的回火温度应高一些。的回火温度应高一些。此此外外，选选用用螺螺栓栓用用钢钢时时还还要要考考虑虑螺螺栓栓材材料料的的线线膨膨胀胀系系数数及及导导热热系系数数与与被被固定金属的线膨胀系数及导热系数相接近。固定金属的线膨胀系数及导热系数相接近。7/2

100、8/20247/28/20244343锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料二、螺栓用钢介绍二、螺栓用钢介绍螺栓用钢多属于中碳钢和中、低碳合金钢。螺栓用钢多属于中碳钢和中、低碳合金钢。取取中中碳碳是是希希望望有有强强度度和和韧韧性性的的较较好好的的配配合合。合合金金钢钢中中因因为为加加入入了了起起强强化化作用的合金元素，所以含碳量可以低一些。作用的合金元素，所以含碳量可以低一些。制制造造高高温温螺螺栓栓的的合合金金钢钢中中主主要要含含铬铬、钼钼、钒钒元元素素，这这些些元元素素加加入入后后都都能能提高其热强行和耐腐蚀性能，还使其具有较高的抗松弛能力。提高其热强行和耐腐蚀

101、性能，还使其具有较高的抗松弛能力。工工作作温温度度更更高高的的螺螺栓栓用用钢钢中中还还要要加加入入铌铌、钛钛、硼硼等等元元素素，这这些些元元素素都都能能增增加加淬淬透透性性，细细化化晶晶粒粒，硼硼还还能能起起到到强强化化晶晶界界的的作作用用，铌铌、钛钛都都是是强强碳碳化化物物元元素素，因因而而弥弥撒撒硬硬化化效效果果好好，使使钢钢具具有有更更高高的的热热强强性性和和抗抗松松弛弛的的能能力。力。7/28/20247/28/20244444锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料对对于于工工作作温温度度在在400400以以下下的的螺螺栓栓，一一般般采采用用3535或或454

102、5号号钢钢制制造造，这这类类钢钢调调质质后后有较好的综合机械性能，广泛用作小功率低参数汽轮机和管道的螺栓材料。有较好的综合机械性能，广泛用作小功率低参数汽轮机和管道的螺栓材料。对对于于工工作作温温度度在在430430以以下下的的螺螺栓栓，常常用用35SiMn35SiMn制制造造，该该钢钢价价格格低低廉廉，所所含含元元素素符符合合我我国国资资源源情情况况，在在可可能能的的条条件件应应尽尽量量采采用用。其其缺缺点点是是有有一一定定程程度度的的过过热热敏感倾向及回火脆性倾向，热处理时必须注意。敏感倾向及回火脆性倾向，热处理时必须注意。35CrMo35CrMo钢钢具具有有较较高高的的热热强强性性和和抗

103、抗松松弛弛能能力力，长长期期工工作作组组织织稳稳定定性性也也较较好好，可可用用作作480480以以下下的的螺螺栓栓和和510510以以下下的的螺螺母母。经经850850油油淬淬，560560回回火火，调调质质处处理后的组织为索氏体。该钢在火电厂应用得比较广泛。理后的组织为索氏体。该钢在火电厂应用得比较广泛。25Cr2MoV25Cr2MoV钢和钢和25Cr2MoV25Cr2MoV钢是目前火电厂热力设备中最广泛使用的螺栓材料。钢是目前火电厂热力设备中最广泛使用的螺栓材料。25Cr2MoV25Cr2MoV钢钢具具有有较较好好的的综综合合机机械械性性能能，热热强强性性和和抗抗松松弛弛能能力力也也较较高

104、高，用用于于制制造工作温度在造工作温度在510510以下的螺栓以下的螺栓。7/28/20247/28/20244545锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料7/28/20247/28/20244646锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料通通常常当当螺螺拴拴选选用用25Cr2MoV25Cr2MoV钢钢时时，螺螺母母则则选选用用35CrMo35CrMo钢钢制制造造；如如果果螺螺拴拴和和螺螺母均用母均用25Cr2MoV25Cr2MoV钢制造时，螺母的回火温度应较螺拴高钢制造时，螺母的回火温度应较螺拴高15153030。25Cr2Mo1V25Cr2

105、Mo1V钢钢中中铬铬、钼钼、钒钒的的含含量量均均比比25Cr2MoV25Cr2MoV钢钢为为高高，因因此此具具有有更更高高的的热强性和抗松弛能力，广泛用作工作温度在热强性和抗松弛能力，广泛用作工作温度在540540的螺栓材料。的螺栓材料。20Cr1Mo1VNbTiB20Cr1Mo1VNbTiB钢钢和和20CrlMo1VTiB20CrlMo1VTiB钢钢是是我我国国自自行行研研制制的的可可在在560560580580温温度度下下工工作作的的螺螺栓栓用用钢钢，达达两两个个钢钢种种热热强强性性更更高高，抗抗松松弛弛能能力力也也更更好好，而而且且组组织织稳稳定定性性也也高高。用用20Cr1Mo1VNb

106、TiB20Cr1Mo1VNbTiB和和20Cr1Mo1VTiB20Cr1Mo1VTiB钢钢制制造造的的螺螺栓栓，已已在在200MW200MW和和300MW300MW的汽轮机上应用。的汽轮机上应用。工工作作温温度度在在560560590590螺螺栓栓应应选选用用2Crl2WMoNbVB2Crl2WMoNbVB马马氏氏体体耐耐热热钢钢制制造造，工工作作温温 度度 在在 650650以以 下下 的的 螺螺 栓栓 应应 选选 用用 Crl5Ni36W3TiCrl5Ni36W3Ti、 Cr15Ni36W3CoTiCr15Ni36W3CoTi、Cr15Ni36Mo3TiCr15Ni36Mo3Ti等等奥奥氏

107、氏体体类类耐耐热热钢钢制制造造；工工作作温温度度在在650750650750的的螺螺栓栓则则应应用镍基合金如用镍基合金如Cr15Ni70W5Mo4Al2TiCr15Ni70W5Mo4Al2Ti和和Cr16Ni80NbTiAlCr16Ni80NbTiAl等来制造。等来制造。7/28/20247/28/20244747锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料三、螺栓的断裂分析三、螺栓的断裂分析螺螺栓栓的的断断裂裂，特特别别是是高高温温螺螺栓栓在在运运行行过过程程中中的的断断裂裂，是是火火电电厂厂中中常常见见的的金金属事故。属事故。按照螺栓断裂的特性可分为三种类型。按照螺栓断

108、裂的特性可分为三种类型。（一）（一） 脆性断裂脆性断裂螺螺栓栓的的脆脆性性断断裂裂在在断断裂裂事事故故中中占占的的比比重重最最大大，断断裂裂的的宏宏观观特特性性是是断断口口粗粗糙糙，呈结晶状，呈结晶状，断断裂裂处处无无明明显显的的塑塑性性变变形形。有有的的断断口口上上明明显显地地分分为为两两部部分分，一一部部分分属属于于旧旧断断口口，其其表表面面有有严严重重的的锈锈斑斑，无无金金属属光光泽泽，另另一一部部分分是是新新断断口口，表表面面呈呈结结晶晶状状，有有金金属属光光泽泽。这这种种现现象象说说明明了了螺螺栓栓在在断断裂裂前前，有有一一部部分分已已产产生生了了裂裂纹，最后是由裂纹扩展引起的断裂。

109、纹，最后是由裂纹扩展引起的断裂。脆脆性性断断裂裂的的螺螺栓栓，室室温温冲冲击击韧韧性性值值很很低低，a ak k值值仅仅为为5 531J/CM31J/CM2 2，说说明明螺螺栓栓的的材材质质已已经经脆脆化化。双双头头螺螺栓栓脆脆断断部部位位常常常常发发生生在在旋旋入入端端第第一一扣扣到到第第三三扣扣螺螺纹的根部。纹的根部。7/28/20247/28/20244848锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（二）（二） 疲劳断裂疲劳断裂螺螺栓栓的的疲疲劳劳裂裂纹纹一一般般都都产产生生在在裂裂纹纹最最大大负负荷荷扣扣的的最最大大应应力力表表面面上上，有有的的螺螺纹纹第第一一

110、道道螺螺纹纹上上的的应应力力达达到到全全部部应应力力的的50%50%（典典型型的的应应力力集集中中现现象象！）有有的的裂裂纹纹发发生生在在螺栓材料的某一缺陷处（疲劳源）。螺栓材料的某一缺陷处（疲劳源）。螺螺栓栓中中一一旦旦产产生生了了裂裂纹纹，便便在在应应力力不不断断作作用用下下，裂裂纹纹逐逐渐渐扩扩展展，当当剩剩余余的的有有效效断断面面不不足足以以承承受受所所加加负负荷荷时时，就就发发生生了了突突然然的的断断裂裂。这这种种类类型型的的螺螺栓栓断断裂裂属属于于疲疲劳劳断裂，螺栓疲劳断裂的断口可分为疲劳断裂区和静撕裂区。断裂，螺栓疲劳断裂的断口可分为疲劳断裂区和静撕裂区。7/28/20247/2

111、8/20244949锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（三）其他断裂类型（三）其他断裂类型螺螺栓栓热热紧紧时时由由于于加加热热不不均均匀匀造造成成局局部部地地区区温温度度过过高高，由由此此形形成成裂裂纹纹，导导致致螺螺栓栓断断裂裂，断断口口呈呈粗粗晶晶型型脆脆性性断断口口，有有放放射射状状条条纹纹。若若螺螺栓栓初初紧紧力力过过大，则可能造成韧性断裂，断口呈纤维状。大，则可能造成韧性断裂，断口呈纤维状。 螺螺栓栓断断裂裂的的主主要要原原因因可可归归纳纳为为：螺螺栓栓用用钢钢材材质质不不良良、螺螺栓栓结结构构不不合合理理、加工和安装工艺不当、运行条件差等几个方面。加工

112、和安装工艺不当、运行条件差等几个方面。从从材材质质角角度度来来分分析析，影影响响螺螺栓栓脆脆性性断断裂裂的的主主要要原原因因是是螺螺栓栓材材料料的的持持久久塑塑性性低低、缺缺口口敏敏感感性性高高和和组组织织稳稳定定性性差差。另另外外，钢钢材材的的冶冶金金质质量量不不好好，非非金属夹杂物过多，有发纹、疏松等宏观缺陷存在，都会促使螺栓脆断。金属夹杂物过多，有发纹、疏松等宏观缺陷存在，都会促使螺栓脆断。 螺螺栓栓的的结结构构设设计计不不合合理理，螺螺纹纹加加工工质质量量不不好好，螺螺纹纹根根部部圆圆角角半半径径太太小小，这样会在螺栓局部地区造成严重的应力集中而促使螺栓过早的损坏。这样会在螺栓局部地区

113、造成严重的应力集中而促使螺栓过早的损坏。 在在安安装装检检修修时时，紧紧固固螺螺栓栓的的初初紧紧力力过过大大、热热紧紧时时加加热热方方法法不不当当、螺螺栓栓偏偏斜斜等因素往往也是导致螺栓断裂的原因。等因素往往也是导致螺栓断裂的原因。7/28/20247/28/20245050锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料防止螺栓脆断的措施：防止螺栓脆断的措施：（1 1）控制螺栓的硬度和金相组织。）控制螺栓的硬度和金相组织。（2 2）改改进进螺螺栓栓结结构构。分分析析发发现现断断裂裂的的螺螺栓栓大大多多为为双双头头螺螺栓栓，这这种种螺螺栓栓光光杆杆部部分分的的直直径径与与螺螺纹

114、纹直直径径相相等等，无无过过渡渡圆圆角角，存存在在着着严严重重的的应应力力集集中中区区域域，因因而而断断裂裂部部位位常常常常发发生生在在旋旋入入端端螺螺纹纹与与光光杆杆交交界界处处。为为了了避避免免这这种种现现象象，可可将将光光杆直径减小，改成细腰螺栓以缓和应力集中现象，减少断裂的发生。杆直径减小，改成细腰螺栓以缓和应力集中现象，减少断裂的发生。（3 3）提高螺栓的加工精度和表面质量。）提高螺栓的加工精度和表面质量。（4 4）改改进进安安装装检检修修工工艺艺，控控制制初初紧紧应应力力，改改进进加加热热方方法法，丝丝扣扣部部分分要要研研磨磨光光洁，加入防止螺栓与螺母洁，加入防止螺栓与螺母“咬死咬

115、死”的涂料，法兰结合面要注意平整。的涂料，法兰结合面要注意平整。 为为了了保保证证螺螺栓栓的的安安全全运运行行，对对螺螺栓栓要要加加强强监监督督，发发现现有有问问题题时时，选选择择有有代代表表性性的的螺螺栓栓作作冲冲击击实实验验。有有些些还还要要作作硬硬度度的的测测试试和和金金相相分分析析。如如果果冲冲击击韧韧性性指指标低于允许值时，应进行恢复性热处理。标低于允许值时，应进行恢复性热处理。 所所谓谓恢恢复复性性热热处处理理，是是将将已已经经网网状状组组织织及及硬硬度度升升高高、冲冲击击韧韧性性降降低低了了的的螺螺栓，采用该螺栓材料的热处理工艺再进行一次热处理。栓，采用该螺栓材料的热处理工艺再进

116、行一次热处理。7/28/20247/28/20245151锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料第四节 耐磨件及磨损失效分析一、易磨损件的磨损失效及对材料性能的要求一、易磨损件的磨损失效及对材料性能的要求煤粉制备机械中的零部件及输煤出灰管道的磨损主要是属于磨料磨损。煤粉制备机械中的零部件及输煤出灰管道的磨损主要是属于磨料磨损。煤煤粒粒之之所所以以会会磨磨损损冲冲击击板板是是因因为为煤煤中中含含有有硬硬度度很很高高的的SiO2（俗俗称称石石英英）和和Al2O3（俗俗称称刚刚玉玉），这这些些硬硬质质点点不不断断地地对对冲冲击击板板进进行行着着“显显微微切切削削”，致使冲击

117、板就被不断地磨损损耗了。致使冲击板就被不断地磨损损耗了。进进口口边边因因受受煤煤粒粒直直接接撞撞击击冲冲刷刷，首首当当其其中中损损坏坏严严重重。煤煤粒粒冲冲刷刷到到板板面面后后，就就沿沿板板面面向向出出口口处处滑滑动动，由由于于气气流流运运动动以以及及煤煤粒粒中中硬硬质质点点的的浓浓度度分分布布和和冲冲击板本身材质等因素会造成局部受磨损严重，形成沟槽或局部损坏。击板本身材质等因素会造成局部受磨损严重，形成沟槽或局部损坏。另外，水出灰的管道易腐蚀。另外，水出灰的管道易腐蚀。7/28/20247/28/20245252锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（1）较高的硬度

118、较高的硬度（2）足够的韧性足够的韧性（3）具有一定的耐腐蚀性具有一定的耐腐蚀性（4）容易成型的加工性能。容易成型的加工性能。对耐磨件的性能有如下要求：对耐磨件的性能有如下要求：7/28/20247/28/20245353锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料二、磨煤机耐磨件材质介绍二、磨煤机耐磨件材质介绍1 1球磨机中的耐磨件球磨机中的耐磨件（1 1）磨球）磨球球球磨磨机机中中的的磨磨球球，常常用用的的是是ZQCr2ZQCr2。这这种种磨磨球球是是含含碳碳量量为为2.52.5左左右右，含含铬铬量量为为2 2左左右右的的白白口口铸铸铁铁球球，材材质质硬硬度度高高，耐耐磨

119、磨性性比比较较好好；因因为为含含铬铬量量较较低低，价价格格低低廉廉。此此外外，也也有有选选用用中中铬铬甚甚至至高高铬铬白白口口铸铸铁铁球球的的；还还有有采采用锻钢球的。用锻钢球的。电电厂厂常常用用的的铸铸造造磨磨球球其其化化学学成成分分及及力力学学性性能能见见表表7 71616所所示示。电电厂厂应应用用的的锻造磨球其化学成分及力学性能见表锻造磨球其化学成分及力学性能见表7 71717所示。所示。（2 2）衬板）衬板衬衬板板的的材材质质必必须须要要与与磨磨球球匹匹配配，电电厂厂常常用用衬衬板板材材质质的的化化学学成成分分及及力力学学性性能见表能见表7 71818所示。所示。7/28/20247/

120、28/20245454锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料2 2中速磨中的耐磨件中速磨中的耐磨件目目前前新新建建的的3030万万或或6060万万的的大大机机组组，一一般般都都选选用用中中速速磨磨作作煤煤粉粉制制备备的的机机械械。中速磨磨辊、磨环及磨盘瓦的化学成分与力学性能见表中速磨磨辊、磨环及磨盘瓦的化学成分与力学性能见表7 71919所示。所示。中中速速磨磨除除采采用用磨磨辊辊或或磨磨环环，还还有有也也能能够够中中空空的的大大磨磨球球来来磨磨煤煤的的，这这个个中中空的磨球通常是选用空的磨球通常是选用ZG75Cr2MoZG75Cr2Mo钢来制造的。钢来制造的。国国内

121、内外外还还普普遍遍使使用用堆堆焊焊或或铸铸造造的的方方法法做做成成双双金金属属符符合合材材料料的的磨磨辊辊。堆堆焊焊磨磨辊辊其其心心部部是是ZG35ZG35钢钢；抗抗磨磨层层则则选选用用含含碳碳量量为为3.53.54.54.5，含含铬铬量量为为20203030的的高高碳碳高高铬铬白白口口铸铸铁铁焊焊条条。浇浇注注成成型型的的磨磨辊辊其其心心部部采采用用灰灰口口铸铁；而表面的抗磨层选用铸铁；而表面的抗磨层选用Cr15Cr15或或Cr20Cr20的高铬铸铁。的高铬铸铁。选用双金属复合材料作磨辊是有特色且比较合理的。选用双金属复合材料作磨辊是有特色且比较合理的。7/28/20247/28/20245

122、555锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料3风扇磨中的耐磨件风扇磨中的耐磨件风风扇扇式式磨磨煤煤机机，属属于于高高速速转转动动的的具具有有粉粉碎碎、干干燥燥和和输输送送煤煤粉粉等功能的制粉机械，简称风扇磨。等功能的制粉机械，简称风扇磨。风风扇扇磨磨的的易易磨磨损损件件受受到到高高速速运运动动的的煤煤粒粒的的撞撞击击和和冲冲刷刷，而而煤煤中难免会混有铁块、石块、木块，所以材质要有较高的韧性。中难免会混有铁块、石块、木块，所以材质要有较高的韧性。目目前前不不少少电电厂厂仍仍应应用用高高锰锰钢钢来来制制造造风风扇扇磨磨的的耐耐磨磨件件；但但冲冲击击板板的的磨磨损损仍仍主主

123、要要是是磨磨料料磨磨损损，为为了了提提高高抗抗磨磨能能力力，延延长长耐耐磨磨器件的使用寿命，有些已改用低合金耐磨钢。器件的使用寿命，有些已改用低合金耐磨钢。7/28/20247/28/20245656锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料三、耐磨管道材料介绍三、耐磨管道材料介绍（1）耐磨管道材料的品种及代号）耐磨管道材料的品种及代号电电厂厂中中应应用用的的耐耐磨磨管管道道分分成成两两大大类类：一一是是单单金金属属管管道道，二二是是复复合合管管道道。其代号示意如下：其代号示意如下：单金属管道单金属管道XXXXG表示单金属管道表示单金属管道表示管道材料的牌号表示管道材料的

124、牌号耐磨材料的品种、代号及公称通径见表耐磨材料的品种、代号及公称通径见表7-21所示。所示。复合管道复合管道XXXXG表示复合管道表示复合管道表示耐磨管道内壁材料的牌号表示耐磨管道内壁材料的牌号7/28/20247/28/20245757锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料（1）单金属管道）单金属管道单单金金属属管管道道是是用用同同一一种种金金属属材材料料，通通常常是是采采用用铸铸造造成成型型的的；内内壁壁硬硬化化的的则则是是用用特特殊殊的的热热处处理理工工艺艺对对内内壁壁进进行行淬淬火火处处理理。单单金金属属管管道道的的化化学学成成分分及及力力学学性性能见表能见表

125、7-22所示。所示。（2）复合管道）复合管道输输煤煤及及出出灰灰管管道道受受磨磨损损的的均均是是内内壁壁部部分分；弯弯头头磨磨损损严严重重的的则则是是弯弯头头外外侧侧的的内内壁壁部部分分。可可以以在在磨磨损损严严重重的的部部位位，采采用用抗抗磨磨性性能能较较好好的的材材质质来来做做；而而其其它它部部分用价廉，塑性和韧性好的碳素钢来制造，做出两种材质的复合管道。分用价廉，塑性和韧性好的碳素钢来制造，做出两种材质的复合管道。这这样样防防磨磨层层的的硬硬度度高高，抗抗磨磨性性能能好好，能能有有效效的的延延长长管管道道的的使使用用寿寿命命；还还因因为为衬衬托托用用的的碳碳钢钢钢钢管塑性好，可焊性佳，便

126、于安装，况且韧性好，安全可靠。管塑性好，可焊性佳，便于安装，况且韧性好，安全可靠。7/28/20247/28/20245858锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析电厂金属材料目前电厂中应用的复合管道还有目前电厂中应用的复合管道还有陶瓷复合管道、橡胶复合管道和铸石复合管道等耐磨管道。陶瓷复合管道、橡胶复合管道和铸石复合管道等耐磨管道。双双金金属属复复合合管管道道是是将将低低铬铬的的KmTBCr2或或高高铬铬的的KmTBCr15Mo或或高高铬铬的的KmTBCr20Mo或或高高铬铬的的KmTBCr26这这类类抗抗磨磨白白口口铸铸铁铁采采用用特特定定的的工工艺艺浇浇注注到到特特别需要防磨的碳钢管道内壁中去，制造成的复合材料。别需要防磨的碳钢管道内壁中去，制造成的复合材料。最近，还有采用抗磨性能较好的最近，还有采用抗磨性能较好的ZG45MnZ钢来作耐磨层与普通碳钢复合在一起做成双金属管道的钢来作耐磨层与普通碳钢复合在一起做成双金属管道的弯头，它既耐磨损，又便于安装，安全可靠性能更佳，使用效果很好。弯头，它既耐磨损，又便于安装，安全可靠性能更佳，使用效果很好。7/28/20247/28/20245959锅炉与汽轮线机用及事故分析锅炉与汽轮线机用及事故分析