火电厂常用金属材料PPT格式课件下载.ppt
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表示材料在拉伸条件下能负担的最大外力,是试样拉断前最大的应力,即最大拉力与原来的横截面积之比。
单位:
MPa。
屈服强度:
是指材料在拉伸试验过程中开始发生明显塑性变形时的应力。
3.2塑性指标塑性:
是指材料断裂前承受塑性变形的能力。
塑性指标:
伸长率A%、断面收缩率Z%伸长率:
试样拉断后,标距的伸长与原始标距的百分比。
断面收缩率:
试样拉断后,断面横截面积最大的缩减量与原始截面积的百分比。
3.3硬度硬度:
金属材料抵抗更硬的物体压入其表面的能力。
硬度试验方法有很多种,对于电厂金属材料来讲,实验室主要采用布氏硬度试验方法(硬度值HB),现场检验常用的是里氏硬度试验方法(硬度值HLD),HLD可换算成布氏硬度HB。
硬度与强度之间有线性关系:
b=kHBK=0.34-0.36退火状态的碳钢K=0.33-0.35合金调质钢3.4冲击韧性冲击韧性:
表示材料抵抗冲击载荷的能力。
用符号ak表示,单位J/cm2akU;
表示U型缺口形状试样的冲击韧性。
akv;
表示V型缺口形状试样的冲击韧性。
3.5刚性刚性:
表示材料抵抗弹性变形的能力。
弹性模量E:
表示材料抵抗弹性变形能力的一个参数,E值由试验测得,单位GN/m2,称吉帕GPa。
4.金属材料的高温性能蠕变极限持久强度持久塑性热脆性应力松弛4.1蠕变及蠕变极限蠕变:
金属在一定温度和应力作用下,随着时间的增加慢慢地发生塑性变形的现象。
蠕变极限:
在规定的温度和规定的时间内,试样产生规定的蠕变伸长率的应力值。
锅炉、汽机主要部件工作时间规定10万小时。
蠕变极限符号:
t1x10-5蠕变影响因素:
温度、应力、时间、金相组织(贝氏体最高,马氏体次之,铁素体珠光体最差)。
应用:
汽轮机叶片、叶轮、隔板等部件在高温及应力长期作用下,对蠕变要求严格,这些部件进行强度计算时,蠕变极限作为一个高温强度计算指标。
对于锅炉管子蠕变极限作为强度校核指标,在导气管、主蒸汽管道上安装蠕变测点,定期测量其蠕变变形,对蠕变严重的管子及时更换。
4.2持久强度持久强度:
金属材料在高温和应力的长期作用下抵抗断裂的能力。
电站设备零件设计中以高温下运行10万小时断裂时的应力作为持久强度。
持久强度试验:
试验室是通过一组试样,在给定的温度、不同应力下测量其断裂时间,最长试验时间约10000小时,再外推10万小时得出持久强度值。
符号:
t105,单位MPa影响因素:
冶金质量、热处理、金相组织、晶粒度、预变性、温度波动、其它因素如腐蚀、结构突变处应力集中等影响。
4.3持久塑性持久塑性:
金属材料在高温和应力的长期作用下断裂时发生塑性变形的能力。
是在高温下工作部件的一个重要指标。
通过持久强度试验,用试样断裂后的延伸率及断面收缩率来表示。
延伸率A=(L1-L0)/LOX100%,断面收缩率Z=(F0-F1)/FOX100%。
对于在高温下长期运行的锅炉钢,一般希望A不低于3%-5%。
4.4热脆性热脆性:
在高温和应力的长期作用下,钢的冲击韧性产生下降的现象。
影响因素:
化学成分(PCrMnNi增加热脆性,MoWV减小热脆性,)、组织特征、蠕变的塑形变形和新相的产生、运行时间4.5应力松弛应力松弛:
在高温和应力长期作用下,如维持总变形量不变,随着时间的增加,应力逐渐降低的现象。
用途:
是紧固件材料在高温时的重要特征之一,紧固件材料的选用和计算主要是根据钢材的松弛稳定性而定的。
合金元素(VTi提高松弛稳定性,碳钢中含碳量0.17%时最好,低合金钢中含碳量由0.2%增加至0.3%松弛稳定性急剧下降)、热处理(正火加回火比淬火加回火好,奥氏体化温度高松弛稳定性好,回火温度高松弛稳定性差)5.钢的组织稳定性钢的组织稳定性:
钢在高温下长期运行过程中组织状态不发生显著变化的性能。
组织变化有:
珠光体的球化、碳化物析出及聚集长大、石墨化(碳钢、钼钢)、合金元素在固溶体和碳化物相之间的重新分配5.1珠光体的球化在高温长期应力作用下,珠光体组织中片状渗碳体逐渐自发的转变为球状渗碳体,并慢慢聚集长大的现象。
原因:
片状渗碳体表面积大,球状渗碳体表面积大最小,球化过程是一种表面能量由高向低转变的过程。
温度、时间、应力、刚的化学成分、冷变形及晶粒度5.2石墨化(碳钢、钼钢)定义:
在高温长期应力作用下,刚中珠光体内渗碳体分解成铁和游离石墨。
Fe3C3Fe+C危害:
石墨没有强度及韧性,石墨化3-3.5级强度下降17-18%。
温度、时间、合金元素、晶粒度及冷变形5.4合金元素向碳化物中转移在高温下长期运行过程中,原来固熔于铁素体中的合金元素会析出转移到碳化物中。
使钢的固熔强度降低。
6.金属部件的疲劳疲劳断裂:
指金属材料在强度极限以下,长期承受重复交变载荷的作用,在未发生明显塑性变形的情况下突然断裂的现象。
疲劳强度:
指金属材料在重复交变载荷的作用,能承受无限次循环而不破坏的最大应力。
钢铁材料的试验循环次数为107。
在对称循环下的疲劳强度用符号-1表示,单位MPa。
热疲劳:
由温度应力周期变化而引起的疲劳破坏。
腐蚀疲劳:
在交变应力作用下,钢在腐蚀介质中的破坏。
接触疲劳:
两接触面作滚动或滚动加滑动摩擦时,由于交变接触压应力的反复作用,使材料表面疲劳而产生物质损失的现象。
7.金属部件的腐蚀应力腐蚀:
烟气腐蚀蒸汽腐蚀垢下腐蚀7.1.应力腐蚀应力腐蚀:
金属在应力(拉应力或内应力)和腐蚀介质联合作用下引起的一种破坏。
产生应力腐蚀条件:
一定的拉应力或内部残余应力;
金属本身对应力腐蚀的敏感性;
能引起该金属发生应力腐蚀的特定介质。
危害:
应力腐蚀过程没有明显的塑性变形,会导致设备突然损坏,造成重大事故。
不锈钢应力腐蚀开裂:
最容易引起不锈钢应力腐蚀的介质是氯离子、硫化氢、氢氧化钠溶液。
7.2.烟气腐蚀烟气腐蚀:
由于烟气中含硫而引起锅炉受热面管子腐蚀称烟气腐蚀或硫腐蚀。
部件:
锅炉尾部受热面省煤器、空气预热器易发生硫腐蚀。
含镍高的合金钢易发生硫腐蚀,腐蚀特征,金属表面遭区域性破坏。
7.3.蒸汽腐蚀蒸汽腐蚀:
指高温过热器管内壁金属与介质作用生成氧化铁膜的现象。
低合金钢、马氏体钢、奥氏体钢中都存在蒸汽腐蚀,奥氏体钢最突出,工程上有待解决的问题。
7.4.垢下腐蚀垢下腐蚀:
由于锅炉给水水质不好,水中杂质在水冷壁内壁堆积结垢,垢下管壁金属与杂质中的氧化物(氧化铁和氧化铜)发生电化学反应,管壁金属为阴极,不断被腐蚀下去。
锅炉水冷壁向火侧内壁易发生垢下腐蚀。
预防:
控制好锅炉给水水质,控制好给水PH值。
8.金属材料的其它性能加工硬化:
金属材料发生塑性变形以后,随着变形量的增加,材料抵抗塑性变形的能力不断增加,要使材料继续变形就得不断增加外力的现象。
时效:
合金钢经淬火后获得的过饱和固熔体是不稳定的组织,在一定温度下,第二相从过饱和固溶体中慢慢析出,使合金强度和硬度明显提高,这种现象称时效。
工艺性能:
机械加工性能。
碳钢、低合金钢较好,高合金钢较差。
焊接性能:
是否容易焊接。
碳钢、低合金钢、奥氏体钢焊接性能较好,高合金钢较差,铸钢焊接性能最差。
二、电厂常用的金属材料二、电厂常用的金属材料1、碳钢2、锻钢3、铸钢4、合金钢5、耐热钢6、电厂动力设备主要零部件用钢1.碳钢碳钢碳钢:
含碳量在0.02-2.11%的铁碳合金称为碳钢,实际使用的碳钢含碳量一般不超过1.4%。
特点:
冶炼及加工简便,有一定的机械性能和良好的工艺性能,价格低廉。
分类:
有5种,按含碳量;
按钢中硫、磷含量;
按用途;
按冶炼方法;
按脱氧方法。
1.1碳钢分类1、按钢中含碳量分类1.1低碳钢:
含碳量0.25%1.2中碳钢:
含碳量0.25%-0.60%1.3高碳钢:
含碳量0.60%2.按钢中硫、磷含量分类2.1普通碳素钢:
硫含量0.055%、磷含量0.045%2.2优质碳素钢:
硫含量0.040%、磷含量0.040%2.3高级优质钢:
硫含量0.030%、磷含量0.035%1.2碳素结构钢的牌号用途牌号:
Q195、Q215、Q235、Q255、Q275举例:
Q235-A.F用途:
用于450以下的受力不大的零部件。
如:
汽轮机后气缸、凝气器外壳、汽轮发电机隔板、汽轮机及锅炉上的密封板、平台及栏杆等等。
1.3.优质碳素钢牌号及用途与普通碳素结构钢区别:
优质碳素钢必须同时保证化学成分及力学性能,S.P含量较少,C的波动范围小,力学性能较好。
牌号:
以钢的含碳量的万分之几表示,如:
20表示平均含碳量为0.2%的碳钢。
用于制造各种机器零件。
450以下的汽轮机转子、螺栓、齿轮、容器、中压锅炉管、高压锅炉水冷壁管等等。
2.锻钢锻钢:
是指将钢锭用锻造方法获得具有一定形状、尺寸和机械性能的钢。
金相组织细密,机械性能提高。
锻件形成纤维组织,各向异性,在纤维伸展方向抗拉强度较高。
汽轮机大轴等3.铸钢铸钢:
直接由钢液浇铸而成的制品,常称钢锭或铸钢件。
可制成结构复杂的部件;
由于C、Si、Mn元素含量较高,可焊性较差;
铸态组织一般晶粒粗大,并有魏氏组织,塑性和韧性较低;
铸件易变性和产生裂纹;
铸钢一般通过热处理改善组织,消除应力,提高性能。
400以下的汽轮机转子、汽缸、隔板、阀门、齿轮、轴承、汽缸前后轴封等。
ZG200-400,ZG-铸钢,前一组数字200表示屈服强度,单位MPa,后一组数字400表示抗拉强度单位MPa。
4.合金钢合金钢:
在碳钢的基础上为了改善钢的性能,在冶炼时特意加入一种或多种合金元素而炼成的钢。
常加入的合金元素:
SiMnCrMoVNiTiW等等。
按钢的成分用数字和化学元素符号相结合的方法表示,最前面的数字表示平均含碳量,结构钢是万分之几,工具钢是千分之几;
化学元素符号表示其所含的合金元素,符号后面的数字表示该元素的含量,当某一元素含量上限超过1.5%时,在元素后面标明其近似含量,小于1.5%时,则不标明含量,如20Cr3MoWV、9CrSi。
高级优质钢在牌号尾部加符号A,如38CrMoAlA;
对于特殊的高合金钢,编号方法基本上同工具钢,如2Cr13,含碳量0.2%,含铬量13%4.1合金钢分类按化学成分分类:
如锰钢、铬钢、硅钢、铬钼钢、铬镍钢等等。
按刚中合金元素总量分:
低合金钢(小于5%)、中合金钢(5%-10%)、高合金钢(大于10%)按用途分:
合金结构钢、合金工具钢、特殊性能刚按金相组织分:
按退火组织分:
亚共析钢、共析钢、过共析钢、莱氏体钢;
按正火组织分:
珠光体钢、贝氏体钢、马氏体钢、奥氏体钢。
5.耐热钢耐热钢:
在高温下能够保持化学稳定性,叫做热稳定性,在高温下具有足够强度的钢叫做热强钢。
具有热稳定性及热强性的钢叫耐热钢。
具有较高的强度和塑性、韧性配合;
有较好的抗蠕变和持久断裂能力、抗氧化和抗介质腐蚀能力;
冷热加工工艺性能优越。
5.1耐热钢分类珠光体耐热钢马氏体耐热钢铁素体耐热钢奥氏体耐热钢5.2珠光体耐热钢珠光体耐热钢是以CrMo为基本元素的低合金钢。
比普通碳素钢具有良好的抗氧化能力和热强性,比高合金钢有较好的冷热加工性能。
火电厂中锅炉、汽轮机、发电机及管道、螺栓等重要部件大多采用这类刚制造。
12Cr
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