電站鍋爐金屬材料的選擇及使用范文

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摘要：文章對金屬材料的基本知識進行了簡單闡述，并對電站鍋爐在金屬材料的選擇及其應用方面進行了探討、分析，以供參考。

關鍵詞：電站鍋爐；金屬材料；選擇；使用

正文：

電站鍋爐是一種特殊設備，具有爆炸危險性，受到國家的安全檢查管理。在選擇鍋爐的承壓部件金屬材料時，如果低材高用，也就是使用超過限度，爆管事故往往就會在短時間內發生；相反地，如果是高材低用，也就是使用限度降低了，同樣的也會導致危險發生，比如使用合金焊條來焊接鋼鐵或者在鋼鐵部位使用合金管，這些危險性都非常大。材料失效都是在焊縫熱影響區發生的，并非是母材中的材料失效，材料產生失效的時間間隔，往往是焊縫熱影響區比母材失效時間間隔長，甚至長很多。對于焊接來說，其接頭在鋼制品結構中，往往是比較薄弱的地方，如果是不同的鋼焊接的接頭，其性能比起同種鋼焊接的接頭來說，更加薄弱。鍋爐在其金屬技術監督規程以及安全監察規程中，對于不同種鋼的焊接接頭，明文規定了對其的監查以及監督檢驗，關注力度非常大。所以，如果一旦焊接過程中用錯了鋼材，導致異種鋼焊接接頭，其潛在的爆炸危險性也就大大增加了。電站鍋爐改造、檢修人員，一定要把握好鍋爐材料的選用，對金屬材料的一些基本知識一定要牢牢記住，有所了解中外在材料科學方面的發展現狀，對不同種類的發電鍋爐來說，在材料的選用方面也要有一些了解，這些都非常有益于切實工作。

1金屬材料簡述

金屬材料學是一門試驗應用科學，要想對鍋爐的檢修質量有所保障并不斷地提高，鍋爐檢修工作人員務必要了解金屬材料的一些基本知識。鋼鐵是一種黑色金屬，其基本元素是鐵，它是晶體物質。決定鋼鐵性能的主要因素包括：組成鋼鐵的化學元素的含量、種類、微觀組織結構（組織決定其性能）及其處理工藝，等。如果要使材料具備新的性能，可以對它進行熱處理，改變其原來的組織結構。

2電站鍋爐對金屬材料的選擇

鋼材中基本元素是鐵，還含有碳和少量錳、硅、硫、磷等元素，所以稱這種鋼為碳素鋼。如果需要鋼具有某些特定功能，就可以在碳素鋼的基礎上，摻加某些元素，比如鎘、鎳、鉬、釩、鎢、鈦、鵬、錳等金屬或非金屬元素，如此就構成了合金鋼。把這些可以使鋼材具有特殊性能的元素，稱作為合金元素。其中硫、磷純粹是有害的雜質，盡量少含有或不含有這些雜志。另外一些元素，都對鋼起著二重性的作用，如果含量在一定范圍內，其作用或影響是積極的、正面的，如果含量超出這個范圍，其作用或影響則是不利的、負面的。鋼中元素組合以及它們的百分含量都是經過理論驗證以及長久的生產實踐檢驗的，這個元素的合理組合及其限定范圍產生了鋼材標準。鋼材中每個元素的合理組合以及含量決定了它們對改采性能的影響結果。鋼中各個元素的含量，其實是一個含量范圍，是生產廠家給出的，其具體含量值，是通過化學分析實驗以及光譜分析實驗得出的。

合格的材料化學元素檢驗報告單給出的應該是具體含量數值，而不是含量范圍。作為晶體物質的鋼，其中C這個化學元素包括3種同素異構體形式，它們是：石墨、金剛石以及無定形碳三種。它們之間在物理及其力學性能方面存在著非常大的差別。導致這么大差異的根本因素是金剛石以及石墨自身所具有的空間結構，致使它們跟無定形碳的力學及其物理性能之間產生非常大的差別。鋼鐵中的晶體材料也是如此，這就證明了一點：晶體材料的性能不僅取決于其化學成分，還跟其化學成分之間的空間結構，也就是晶體結構有關系。鋼水在凝固的過程中，鋼中的組成元素會形成晶格特異的的晶體形式，這就決定了金屬材料的特定力學性能及其物理性能，這種現象類似于碳的同素異構體現象。它們的區別在于：不可能改變碳的同素異構體的晶格類型，然而鋼中的晶格類型是可以通過熱處理工藝改變的，由此改變了其原組織結構狀態，它的性能就隨之改變。所用鋼材中最常用的微觀組織材料有珠光體、鐵素體、奧氏體、貝氏體以及馬氏體，等等，可以通過不一樣的熱處理來改變它們的晶體結構，使其化學成分進行重新分布，還能夠改善或者調整組織結構狀態，使材料的應用性能得以保證甚至是提高。

3金屬材料在電站鍋爐中的使用情況

近些年來，多數電廠都徹底更換了鍋爐的高溫段材料，往往都是換成18Cr8Ni系的不銹鋼材料。因為不容易加工，電廠往往委托鍋爐制造廠來加工制作、更換。熱處理做的不好是最直接的問題，往往是制成品的整體或者局部固溶熱處理的工藝不合理，尤其是局部。如今電廠的應用條件下，這種不合理的熱處理致使鍋爐使用壽命降低。奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕現象，就是因為碳原子由晶粒內部遷移向晶界，而且跟晶間的Cr形成Cr23C6，因此晶間貧鉻現象發生。在400-800℃這個溫度范圍內，奧氏不銹鋼體尤其容易發生貧鉻現象，這個溫度區域往往被稱作敏化區。故而奧氏鋼材在焊接過程中或者進行其它熱處理時，在敏化區停留作業時間務必盡量短，比如，焊接過程中，應用小線能量、盡量控制層間溫度等等。可以依據奧氏不銹鋼的使用條件，盡可能用鈍化處理、穩定化處理、固溶處理等工藝來控制晶間腐蝕。氧化性酸氧化，可以使不銹鋼表面形成一層非常密實的氧化鎘保護層，這就是鈍化處理工藝。如此可以對鋼材的耐腐蝕性有所提高。奧氏體管在電站鍋爐中的應用溫度為650-700℃，此溫度范圍稱作材料敏化區。對奧氏體不銹鋼材料進行熱溶處理之后，在這個材料敏化區溫度范圍內，仍然會出現碳遷移現象，從而發生晶間貧鉻，對不銹鋼材料的抗氧化性以及耐腐蝕性，都有很大的不良影響，如果對其進行穩定化處理，也就是固定晶粒內的碳元素，就可以對材料的壽命以及使用性能起到很好的保證作用。

參考文獻：

[1]鄒剛.電站鍋爐金屬材料的選擇[J].電站鍋爐,2007(9):13-14.

[2]佟亞.電站鍋爐金屬材料的使用[J].鍋爐使用,2008(11):69.

作者：趙立朋；于明澤 單位：廣東電研鍋爐壓力容器檢驗中心有限公司