《高温紧固件技术导则》.doc

中华人民共和国电力行业标准 DL 439—91 火力发电厂高温紧固件技术导则 中华人民共和国能源部1991-09-16批准 1992-05-01实施 1 总则 1.1 为保证火力发电厂高温紧固件的安全运行，把好紧固件制造、装拆和运行中的检验关，延长紧固件的使用寿命，特制订《火力发电厂高温紧固件技术导则》(以下简称导则)。 1.2 本导则适用于工作温度(指蒸汽温度)大于400℃的汽缸、汽门、各种阀门和蒸汽管道法兰的螺栓(包括单头螺纹螺栓、双头螺柱和等长双头螺柱)、螺母和垫圈。对于工作温度低于400℃的紧固件，也可参照有关章节的规定。 1.3 本导则适用于火力发电厂高温紧固件的设计、制造、安装、检修、运行和试验研究部门。 1.4 本导则是根据有关国家标准、部颁标准、火力发电厂紧固件的特点和使用经验编写而成。在本导则过程中,积累经验,以便改和完善本导则的内容。 2 紧固件用材和结构 2.1用材原则 2.11 高温紧固件的作用是在法兰结合处产生一定的压紧力,使被联接件在设计的期限(20000～30000 h)内保持密封，不发生泄漏和突然断裂。 2.1.2 对高温紧固件材料的性能要求： 2.1.2.1 较好的抗松弛性，使螺栓在较低的预紧应力下，经过一个设计运行时间后，其残余紧应力仍高于最小密封应力。 2.1.2.2 强度和塑性的良好配合，蠕变缺口敏感性小。如果片面追求高温持久强度而忽视持久塑性，则易在螺纹根部应力集中处发生断裂。一般要求螺栓材料的8000～10000h以上光滑试样的持久塑性分别为：新材料大于5%；已运行材料不应低于3%。 2.1.2.3 组织稳定，热脆性倾向小。经长期运行后，螺栓材料的U形缺口冲击韧性ak按其用途和装卸方法应分别大于29.4J/cm2和大于58.8J/cm２。 2.1.2.4 良好的抗氧化性能，防止长期运行后因螺纹氧化而发生螺栓和螺母咬死现象。 2.1.3 由于螺母的工作条件较螺栓好，另外为防止螺纹咬死和减少磨损，选材时螺栓和螺母应采用不同钢号。螺母材料比螺栓低一级，硬度低HB 20～50。用于各工作温度等级的螺栓材料列于表1。表中螺栓材料用作螺母时，可比表列温度高30～50℃。 各种螺栓材料的化学成分、力学性能和热处理工艺见附录A。 2.1.4 原则上同一法兰的紧固件应采用相同的钢号和强度等级。如果在同一法兰上要安装不同材料和强度等级的紧固件时，则应考虑计算由不同线膨胀系数和抗松弛性能引起的影响。  ? 表1 各工作温度下选用的螺栓材料 ? 最高使用温度 ℃ 钢 号 最高使用温度 ℃ 钢 号 400 400 480 480 510 550 35(螺母用材) 45 20CrMo(螺母用材) 35CrMo 25Cr2MoV 25Cr2Mo1V 550 570 570 570 677 ? 20Cr1Mo1V1 20Cr1Mo1VNbTiB(推荐使用钢材) 20Cr1Mo1VTiB(推荐使用钢材) C-422(20Cr12NiMoWV)(推荐使用钢材) R-26(Ni-Cr-Co合金) ? 2.1.5 各种高温螺栓钢需经过调质处理。奥氏体化后，油冷比空冷具有较好的综合性能，尤其是韧性高。回火温度应比螺栓的工作温度高120～150℃以上，保温时间大于6h。 2.1.6 火力发电厂对成品螺栓的材料质量控制的主要指标是硬度，因为调质后硬度高的材料具有较高的强度和较低的韧性；而硬度低的材料则相反。为了防止单凭硬度判断材料的性能局限性，还应考虑晶粒大小及组织形态对材料性能的影响，见附录B。 2.1.7 低合金Cr-Mo-V螺栓钢具有热脆倾向，热处理工艺以采用较低的奥氏体化温度和较高的回火温度为宜。组织为均匀回火索氏体，尽量减少呈方向性排列的贝氏体组织。 图1 螺纹载荷分布示意图 ? 图2 螺栓上的应力集中位置 ? 2.1.8 粗晶材料不适合制作高温螺栓。粗晶原材料不宜直接进行调质处理，应先作好调质前的组织准备，然后再经调质处理，可有效消除粗晶和使组织均匀化。 2.2 结构 2.2.1 紧固件的结构对运行安全性影响很大，不良的结构和加工质量是引起螺栓断裂的重要原因之一。 2.2.2 结构因素对安全性的影响是通过载荷分布不均匀表现出来的。紧固件结构引起载荷分布不均匀包括三个方面： 2.2.2.1 由于螺栓和螺母的变形不同，螺栓的承载旋合螺纹上的载荷分布是很不均匀的。在弹性范围内，靠近螺母支承面的第一圈螺纹的载荷最大，而其余旋合螺纹的分担载荷按序减少(图1)。为了改善各圈螺纹载荷的不均匀性，可采用锥形螺纹或内斜螺母。 2.2.2.2 螺栓上存在三个应力集中的部位：与螺母啮合的第一个螺纹牙底、退