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第七章  锅炉与汽轮机用钢及事故分析 锅炉与汽轮机用及事故分析 7.1.1 锅炉管道用钢及事故分析 新进展（M耐热钢、A耐热钢） 新进展（M耐热钢、A耐热钢） 金属技术监督 技术监督 内容简介 电能 金属 化学 绝缘 热工 电测 环保 继护 节能 金属技术监督管理系统 7.2.2 汽轮机转子用钢及事故分析 2) 转子用钢 ◇34CrMo :用于工作T480℃的汽轮机主轴 ◇17CrMo1V:工作T480℃的焊接转子. 一般为中碳钢和中碳合金钢 功率较大的转子选用合金钢 低的碳量以确保焊接性 ◇27Cr2Mo1V:工作T540℃的整锻转子和叶轮 ◇34CrNi3Mo:工作T400℃,用于大截面的整锻转子和叶轮 3)事故分析 ①变形 热套时由于加热和冷却不均匀而产生的局部热应力 主轴由于出厂时应力较大,运输或安装不当以及运行不良引起 ②断裂 转子失效时往往造成飞裂/严重振动等大型事故 对弯曲变形的可以进行校正 特征是轴表面产生裂纹.当以交变弯曲应力为主时,裂纹走向垂直于轴向；而以交变扭转应力为主时,裂纹走向与轴向呈45℃交角 Z中的白点或中心孔附近的密集夹杂物是脆性疲劳断裂的源点.发生脆性P时,裂纹扩展速度快,可导致Z突然飞裂 7.2.2 汽轮机转子用钢及事故分析 3)事故分析 ①变形 ②断裂 a)高周疲劳 裂纹源一般在轴表面的应力集中处,如环形沟槽等部位.轴与叶轮配合面边缘是疲劳断裂的起裂部位；是由于轴的微动疲劳所引发的 是在较快的起停过程中,气流对这些部位的急剧加热或冷却/运行工况大幅度变化产生的热应力以及局部区域存在的应力集中所引起 b)低周疲劳 例如,轴上的环形深槽处,应力集中系数可达3~6；是疲劳源敏感区 c)应力腐蚀断裂 部位一般在套装叶轮的轴向键槽的圆角处；该处富集着NaCl和NaOH等腐蚀性介质.蒸汽过渡区(50~120℃)也是产生应力腐蚀裂纹的区域 d)脆性疲劳 L的最大应力=初紧应力+最大T附加应力 在机组启动时,法兰与L的温差最大,法兰T高于L ；由于法兰的膨胀,会产生T附加应力 7. 3 螺栓用钢及断裂事故分析 7.3.1工作条件及性能要求 以下螺栓简称L 螺栓/螺帽等紧固件广泛用于汽缸/管道法兰/阀门等需要紧固连接的部件上,以保证机组在运行中不漏气 ◇处于较高T下的L,在应力松弛的条件下工作,承受着拉伸应力,有时也承受弯曲应力.由于L的失效将造成漏汽/停电等重大事故 ☆材料要求 抗松弛性高的材料在同样的初紧应力下,运行时应力降低较少 ①高的抗松弛性 L设计寿命为20000h,最小密封应力为150MPa,初应力一般取250~300MPa.要求L在大修期内,其剩余应力不低于最小密封应力 初紧应力的降低,不但可以降低对材料屈服强度的要求,也可以减少L发生脆性断裂的危险 ②高的屈服强度 在不正常启动时,以600℃温差来计算最大T附加应力,可达100Mpa以上 为了保证L的安全运行, L的最大应力材料的许用应力 缺口敏感性是指钢中存在应力集中的缺口时,材料抵抗裂纹扩展的能力 ◇L的螺纹相当于缺口.在缺口处存在着应力集中,特别是第一圈螺纹上的应力集中承担了全部应力34~50%,所以螺栓的通常在该处D 7.3.1工作条件及性能要求 ☆材料要求 为避免咬死现象发生,螺帽材料一般比L材料低一级,采用不同的牌号. L硬度应比罩螺母硬度高50HB (或5HRC)。 ①高的抗松弛性 ②高的屈服强度 以下断裂简称D ③高的持久塑性和小的持久缺口敏感性 在电厂中,25Cr2Mo1V钢L经常发生脆性D,甚至整个法兰上的L全部突然D；汽轮机高压缸大L也发生脆断.这种脆性D并不是钢的持久强度不足,是由于持久塑性耗尽而突然发生的 钢的持久塑性与持久缺口敏感性关系密切.一般,随着前者↓后者↑ 持久塑性还没有统一的指标.一般认为,持久塑性?3~5%时,能防止L钢发生脆性D, ④一定的抗氧化性能,以防止L与螺帽之间咬死 ⑤螺纹应光洁/平滑；不应有凹痕/裂口/毛刺等会引起应力集中的缺陷 工作T 570 ℃； 200MW和300MW机组 7. 3 螺栓用钢及断裂事故分析 7.3.2 螺栓用钢 一般属于中碳钢和中/低碳合金钢 ⑤25Cr2Mo1V ①35号优质碳素钢 工作T 400 ℃；用于小功率低参数汽轮机和管道 ②35SiMn 工作T 430℃；价格经济 ④25Cr2MoV 工作T 510℃;目前国内广泛使用的紧固件材料 工作T 540℃;用于高参数机组 ③35CrMo 工作T 480℃;长期使用组织比较稳定 ⑥ 20Cr1MoVNbTiB(1号