电站锅炉金属材料的选择与使用

前期管理 2018-11-27 15:07:22
    由于电站锅炉属于危险系数较高的设施,所以在开展日常的检修工作时,工作人员应熟记检修的基本知识与正确流程,这对于设备与人员安全保护有异常重要的作用。当然实际工作开展的过程中影响检修与保养工作质量的因素很多,工作人员应注意留意每个细微的环节,材料种类、规格、基本成分构成等都会对设施的使用状态产生影响。

    1 电站锅炉金属材料应用位置

    电站设施中基本组成构件锅炉,在国家的安全检查中属于危险系数较高的特殊设备,这种设备在日常的护理与维修中考虑细节也较多,尤其是在对基础组件的金属材料使用进行选择时,一旦发生不适配的问题,不仅会影响使用功能的发挥,甚至会对操作与管理工作人员的人身安全产生威胁。锅炉的承重部件金属材料在开展选择环节时,如果出现超承载使用问题,最为直接的后果是发生爆管事故;反之,降限使用的话,又等于是在浪费资源。碳钢管的焊接部位如果选择合金材质的焊条与管道,也会增加发生危险的系数,加大设备出现爆炸的问题,如果材料的失效位置不在母材的焊缝影响区,那么发生失效的时间间隔机就会比前面介绍的状况占用的更多。焊接的接头位置在钢质结构的整体环境中属于较为重要的环节,这种类型的焊接使用材质在性能上的优势指数不是很高,同时比较下来说的话甚至属于较为薄弱的环节,所以工作人员在对这种金属焊接技术进行操作上的动作监督时,应对金属技术以及焊接接头使用的技术种类进行重视,严格按照操作规范开展技术动作,因为一旦发生错用的问题,就等于增加了异种钢材焊接的难度系数,也会增加设备出现的爆炸的潜在风险。

    2 金属材料选择运用的基本规范

    2.1 金属材料的种类介绍

    金属材料科学在种类的划分上从属于试验应用科学,而作为一名锅炉的质量检测人员,在日常工作中一定要掌握较为扎实的基础理论知识,因为这些基础理论将会对工作人员后续工作中产生指导上的作用。一般情况下,钢铁就是那些以铁为基础构成材料的金属混合物,钢铁的基础性能与其制作生产过程中加入其他元素种类、比种、锻造环境等都有着非常密切且直接的联系,甚至这些基础元素的基本化学排列方式存在差异都会对其在使用环节中展现的性能产生不一样的影响,热处理环节的温度、时间等相关措施的使用同样可以改变钢铁的原有组织结构,让材料的基本使用功能得到改变或是扩展。

    2.2 金属材料的选择影响因素

    钢铁之所以被人们称为钢铁并不是因为这种金属是由钢与铁两种物质组合而成,钢铁主要的物质还是铁,只是在锻造过程中加入了微量的其他元素,这些元素大部分是C,可能会包括一些M n、 S i、S、P等其他杂质元素,铁单质因为有了碳元素的加入,在硬度上会发生很大改变,同时对抗锈蚀上的性能也会得到提升,这种加入了C元素的钢叫作碳钢。相比其他种类的钢铁,如果构成中的其他元素含量较多,则是合金钢。在钢铁的基础构成中,S、P在钢铁的构成中不算是添加的改变钢铁性能元素,这两种只是在钢铁生产过程中可能会经常出现的杂质,理论上这些杂质的含量也是越低越好。而相对于其他合金,在整体的含量比重上应得到相应指数上的控制,否则对钢铁的性能会产生二重性,过多或者过少都会对钢铁的性能发挥产生反作用。

    2.3 钢是晶体物质

    钢是晶体物质,其含有的碳元素有3种元素异构体,分别为无定型碳、石墨、金刚石。碳元素其化学构造上如果原子数量以及排列方式上不同都会对晶体物质产生性能上的变化,会直接导致M素异构体的物理性能以及力学性能产生非常惊人的差别。其原W是石墨与金刚石的空间结构,这种晶体结构可以赋予这两种结构在物质形态上的不同展现。如石墨是铅笔芯的主要原料,细腻且柔软,而金刚石则被人们称为是世界上最为坚硬的物质,这种物质甚至可以用来切割玻璃等固体。钢铁晶体在物理性质上的呈现就会有相似的地方,除了成分以外,还取决于其空间上的构型排列,也就是晶体结构。

    2.4 钢中的组成元素

    钢中的组成元素在钢水凝固过程中生成具有特定晶格类犁的晶体,并赋予金属材料相应的具有标识性的物理性能和力学性能,这与碳的同素异构现象是相似的。锅炉压力容器用钢中常见的显微组织有铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体和贝氏体等,这些材料均可以采用不同的热处理工艺。促使改变晶体结构发生变化、重新分布化学成分等,而且可以调整、改善组织结构状态,保证和提高材料的使用性能。

    3 金属材料的使用

    随着时间的推移与科学技术的不断进步,很多电厂的锅炉在高温煅烧中获得了技术与使用材料上的升级,这些不锈钢材料的使用,让加工的过程使用的步骤变多了,同时因为难度系数的提升,也让很多的委托生产厂家的制作过程中的处理工艺出现了一些细节性的调整。很多大型生产厂家接到这种生产订单时经常会出现热处理步骤不规范或是不合理的问题,甚至有些制成品的整体或局部会因为固溶的技术规格不规范导致材料的基本功能不能得到正常的发挥。后者产生危害或是影响幅度将会比前者更为严重,最为直接的体现是降低其设备的使用寿命时间。

    举例来说的话,奥氏体不锈钢在应用的过程中具备较为明显的腐蚀倾向,原因是晶体内部的碳原子在向晶界转移的过程中会与晶间的铬元素生成Cr,就会导致钢铁材料出现晶间贫铬,奥体氏不锈钢在450℃~850℃时是最为容易发生贫铬问题的。这个温度区间会被技术人员称为敏感温度区。所以在对奥氏体钢材料进行焊接或是热处理操作时,应对敏感温度中停留的时间进行严格控制,尽量缩短在此时间段停留的时间。在焊接的时候,需尽量选择小线能量,让温度上的控制可以更为精确。

    3.1 控制晶问腐蚀趋势

    为了控制晶间腐蚀趋势,根据奥氏体不锈钢使用条件不同,可采取固溶处理、稳定化处理或钝化处理工艺。钝化处理是利用氧化性酸进行氧化,在不锈钢件表面形成致密氧化铬保护层增强耐腐蚀性。在电厂运行条件下,奥氏体不锈钢产品采用局部固溶处理工艺,不论固溶处理还是稳定化处理,局部热处理方式都是不可取的。因为部件从热处理炉内高温到炉外室温,其中必有一段处于敏化区,发生晶间贫铬,性能下降,形成质量隐患,运行中这个部位会最先失效。

    3.2 发电锅炉高温段

    发电锅炉的高温段用18Cr-8Ni系列的不锈钢制成晶,最好使用整体稳定化的热处理工艺,在整体稳定化的热处理工序基础上进行箍体内外肇钝化处理,耐氧化腐蚀的效果将会呈现的更好,但是这种选择有一个缺点就是会让成本增加很多。

    结语

    通过以上对电站锅炉金属材料种类特性以及使用功能的论述,可以从中获得的经验是针对电站锅炉这种运行危险指数高,对较为特殊的设施进行金属材料使用时,应对电站的建设规模以及锅炉的规格进行考虑,依据实际情况对使用的材料进行针对性选择,尽量防止出現不适配进而让锅炉出现危险系数增加,对设备的运作以及工作人员的人身安全产生威胁。
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