金屬監(jiān)督基礎知識

1、金屬監(jiān)督基礎知識授課講義授課內(nèi)容：1.鐵碳平衡圖及鋼鐵基本組織介紹 2. 鋼的分類、鋼號表示方法 3. 金屬材料的物理和力學性 4. 常用鋼材適用范圍及我廠300MW機組受監(jiān)部件用鋼情況簡介 5.金屬材料常見缺陷和失效形式,裂紋缺陷處理注意事項 6. 鋼材進貨、保管、領用、檢修更換等需注意的事項。 7.常用的無損檢驗方法介紹 8.規(guī)程簡介：電力建設施工驗收規(guī)范（焊接篇）DL5007-92 1.鐵碳平衡圖及鋼鐵基本組織介紹1.1工業(yè)純鐵、鋼、生鐵的表達式：工業(yè)純鐵=Fe+C（微量） C%0.04鋼Fe+C+伴生元素（Mn,Si,Al,H,P,O,S,N等）（合金元素） 0.04 C%2.11生鐵

2、Fe+C+伴生元素（合金元素） 2.11C%6.69% 1.2鐵碳平衡圖1.3鋼鐵中的基本組織（略）2.鋼的分類、鋼號表示方法2.1鋼的分類分類方法 分類名稱 說 明按冶煉方法而分1按冶煉設備的不同而分（1）平爐鋼 平爐鋼是指用平爐煉鋼法所煉出來的鋼，按爐襯材料的不同，分酸性和堿性兩種，一般平爐都是堿性的，只有特殊情況下才在酸性平爐煉制。平爐煉鋼法具有原料范圍寬，設備能力大、品種多、質(zhì)量好等優(yōu)點，在50年代前，平爐鋼在世界總產(chǎn)量中占絕對優(yōu)勢，以后由于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的出現(xiàn)恨快使平爐相形見絀，現(xiàn)在世界各國都有停建平爐的趨勢。平爐鋼的主要品種是普碳鋼。低合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼（2）轉(zhuǎn)爐鋼 轉(zhuǎn)爐鋼是指

3、用轉(zhuǎn)爐煉鋼法所煉制出來的鋼，除分為酸性和堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼外，還可分為底吹、側吹、頂吹和空氣吹煉、純氧吹煉等轉(zhuǎn)爐鋼。它們常?；旌鲜褂?，例如：貝氏爐鋼為底吹酸性轉(zhuǎn)爐鋼，托馬斯鋼為底吹堿性轉(zhuǎn)爐鋼。我國現(xiàn)在大量生產(chǎn)底為側吹酸性轉(zhuǎn)爐鋼和氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐鋼具有生產(chǎn)速度快、質(zhì)量高、成本低、投資少、基建快等一系列優(yōu)點，是當代煉鋼的主要方法。轉(zhuǎn)爐鋼的主要品種是普碳鋼，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐亦生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素鋼和合金鋼（3）電爐鋼 電爐鋼是指用電爐煉鋼法所煉制出來的鋼，可分為電弧爐鋼、感應電爐鋼、真空感應電爐鋼、電渣爐鋼、真空自耗爐鋼、電子束爐鋼等。工業(yè)上大量生產(chǎn)的，主要是堿性電弧爐鋼，品種是優(yōu)質(zhì)鋼和合金鋼2按脫氧程度

4、和澆注制度的不同而分（1）沸騰鋼 這是脫氧不完全的鋼，澆注時在鋼錠模里產(chǎn)生沸騰，因而得名，其特點是收得率高、成本低、表面質(zhì)量及深沖性能好；但成分偏析大、質(zhì)量不均勻，抗腐蝕性和機械強度較差。這類鋼大量用以軋制普通碳素鋼的型鋼和鋼板（2）鎮(zhèn)靜鋼它是脫氧完全的鋼，在澆注時鋼液鎮(zhèn)靜，沒有沸騰現(xiàn)象，所以稱鎮(zhèn)靜鋼。其特點是成分偏析少、質(zhì)量均勻，但金屬的收得率（縮孔多），成本比較高。一般合金鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼都是鎮(zhèn)靜鋼（3）半鎮(zhèn)靜鋼 它是脫氧程度介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間的鋼，澆注時沸騰現(xiàn)象較沸騰鋼弱。鋼的質(zhì)量、成本和收得率也介于沸騰鋼和鎮(zhèn)靜鋼之間。它的生產(chǎn)較難控制，故目前在鋼的生產(chǎn)中所占比重不大按化學成分而分1碳

5、素鋼 碳素鋼是指含碳量低于2，并含有少量錳、硅、硫、磷、氧等雜質(zhì)元素的鐵碳合金。按其含碳量的不同可分為：（1） 工業(yè)純鐵：為含碳量0.04的鐵碳合金；（2） 低碳鋼：為含碳量0.25的鋼；（3） 中碳鋼：為含碳量0.250.60的鋼；（4） 高碳鋼：為含碳量0.60的鋼。此外，按照鋼的質(zhì)量和用途的不同，碳素鋼通常又分為：普通碳素結構鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼和工具碳素鋼三大類2合金鋼 合金鋼是指在碳素鋼的基礎上，為了改善鋼的性能，在冶煉時特意加入一些合金元素（如鉻、鎳、硅、錳、鉬、鎢、釩、鈦、硼等）而煉成的鋼。 按其合金元素的種類不同，可分為：鉻鋼、錳鋼、鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、硅錳鋼、硅錳鉬釩鋼、鉻

6、鎳鉬鋼、錳釩硼鋼等許多鋼組。 按其合金元素的總含量，可分為：（1） 低合金鋼合金元素總含量5%；（2） 中合金鋼合金元素總含量5%10%；（3） 高合金鋼合金元素總含量10；。按照鋼中主要合金元素的種類，又可分為：（1） 三元合金鋼：除鐵、碳以外，還含有另一種合金元素的鋼，如鉻鋼、鎳鋼、硅鋼、錳鋼、鉬鋼、硼鋼等；（2） 四元合金鋼：除鐵、碳以外，還含有另兩種合金元素的鋼，如：鉻錳鋼、鉻鎳鋼、鉻鉬鋼、硅錳鋼等；（3） 多元合金鋼：除鐵、碳以外，還含有另外三種或三種以上合金元素的鋼，如：鉻錳鈦鋼、硅錳鉬釩鋼等按用途而分1結構鋼（1）建筑及工程用結構鋼 建筑及工程用結構鋼，簡稱建造用鋼，它是指用于建

7、筑、橋梁、船舶、鍋爐或其他工程上制作金屬結構件的鋼。這類鋼大多為低碳鋼，因為它們多要經(jīng)過焊接施工，含碳量不宜過高，一般都是在熱軋供應狀態(tài)或正火狀態(tài)下使用 屬于這一類型的鋼，主要有：1） 普通碳素結構鋼按用途又分為一般用途的普碳鋼和專用普碳鋼：2） 低合金鋼按用途又分為低合金結構鋼、耐腐蝕用鋼、低溫用鋼、鋼筋鋼、鋼軌鋼、耐磨鋼及特殊用途的專用鋼（2）機械制造用結構鋼 機械制造用結構鋼是指用于制造機械設備上結構零件的鋼。這類鋼基本上都是優(yōu)質(zhì)鋼或高級優(yōu)質(zhì)鋼，它們往往要經(jīng)過熱處理、冷塑成形和機械切削加工后才能使用。 屬于這一類型的鋼，主要有： 1)優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼 調(diào)質(zhì)結構鋼 按工藝 特征分 表面硬化結

8、構鋼 滲碳鋼 2)合金結構鋼 氮化鋼 氰化鋼 表面淬火鋼 3)易切結構鋼 冷塑性成形鋼（如冷沖壓 4)彈簧鋼 鋼、冷鐓鋼、冷擠壓用鋼) 5)滾動軸承鋼 2工具鋼 工具鋼是指用于制造各種工具的鋼 這類鋼按其化學成分，通常分為：碳素工具鋼；合金工具鋼；高速鋼。 按照用途又可分為：刃具鋼（或稱刀具鋼）；模具鋼（包括冷作模具鋼和熱作模具鋼）；量具鋼3特殊鋼 特殊鋼是指用特殊方法生產(chǎn)、具有特殊物理、化學性能或力學性能的鋼 屬于這一類型的鋼，主要有：不銹耐酸鋼；耐熱不起皮鋼；高電阻合金；低溫用鋼；耐磨鋼；磁鋼（包括硬磁鋼和軟磁鋼）；抗磁鋼；超高強度鋼（指b1400N/mm2的鋼）4專業(yè)用鋼 這是指各個工業(yè)

9、部門專業(yè)用途的鋼，如農(nóng)機用鋼、機床用鋼、重型機械用鋼、汽車用鋼、航空用鋼、宇航用鋼、石油機械用鋼、化工機械用鋼、鍋爐用鋼、電工用鋼、焊條用鋼等按金相組織而分1按退火后的金相組織分（1）亞共析鋼 含碳量小于0.80，組織為游離鐵素體珠光體（2）共析鋼 含碳量為0.80，組織全部為珠光體(3)過共析鋼 含碳量大于0.80，組織為游離碳化物珠光體（4）萊氏體鋼 實際上也是過共析鋼，但其組織為碳化物和奧氏體的共晶體，通常把它另分為一類2按正火后的金相組織分（1）珠光體鋼、貝氏體鋼 當合金元素含量較少，于空氣中冷卻可得到珠光體或索氏體、屈氏體的，就屬于珠光體鋼，若得到貝氏體組織的，就屬于貝氏體鋼（2）馬

10、氏體鋼 當合金元素含量較高，于空氣中冷卻，可得到馬氏體組織的，稱為馬氏體鋼（3）奧氏體 當合金元素含量很多時，于空氣中冷卻，奧氏體直到室溫仍不轉(zhuǎn)變的，稱為奧氏體鋼（4）碳化物鋼 當含碳量較高并含有大量碳化物組成元素時，于空氣中冷卻，可得到由碳化物及其基體組織（珠光體或馬氏體、奧氏體）所構成的混合物組織的，稱為碳化物鋼。最典型的碳化物鋼時高速鋼3按加熱、冷卻時有無相變和室溫時的金相組織分（1）鐵素體鋼 這類鋼含碳量很低并含有多量的形成或穩(wěn)定鐵素體的元素，如鉻、硅等，以致加熱或冷卻時，始終保持鐵素體組織（2）半鐵素體鋼 這類鋼含碳量較低并含有較多的形成或穩(wěn)定鐵素體的元素，（如鉻、硅），在加熱或冷卻

11、時，只有部分發(fā)生相變，其他部分始終保持相的鐵素體組織（3）半奧氏體鋼 這類鋼含有一定的形成或穩(wěn)定奧氏體的元素（如鎳、錳），以致在加熱或冷卻時，只有部分發(fā)生相變，其他部分始終保持相的奧氏體組織（4）奧氏體鋼 這類鋼含有多量的形成或穩(wěn)定奧氏體的元素，如鎳、錳等，以致在加熱或冷卻時，始終保持奧氏體組織按品質(zhì)而分1普通鋼 這類鋼含雜質(zhì)元素較多，其中磷與硫均被限制在0.07以內(nèi)，主要用作建筑結構和要求不太高的機械零件，屬于這一類的鋼如普通碳素鋼、低合金結構鋼等2優(yōu)質(zhì)鋼 這類鋼含雜質(zhì)元素較少，質(zhì)量較好，其中磷與硫均被限制在0.04以內(nèi)，主要用作機械結構零件和工具。屬于這一類的鋼有優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼、合金結構鋼

12、、碳素工具鋼和合金工具鋼、彈簧鋼、軸承鋼等3、高級優(yōu)質(zhì)鋼 這類鋼含雜質(zhì)元素極少，其中磷與硫均被限制在0.03以內(nèi)，主要用作重要的機械結構零件和工具，屬于這一類的鋼，大多是合金結構鋼和工具鋼。為了區(qū)別于一般優(yōu)質(zhì)鋼，這類鋼的鋼號后面，通常加符號“A”或漢字“高”以便識別按制造加工形式而分1鑄鋼 鑄鋼是指采用鑄造方法而生產(chǎn)出來的一種鋼鑄件，其含碳量一般在0.150.60%之間，鑄鋼件由于鑄造性能差，常常需要用熱處理和合金化等方法來改善其組織和性能，在機械制造業(yè)中，鑄鋼主要用于制造一些形狀復雜、難于進行鍛造或切削加工成形而又要求較高的強度和塑性的零件。按照化學成分，鑄鋼一般分為鑄造碳鋼和鑄造合金鋼兩大

13、類；按照用途，鑄鋼又可分為鑄造結構鋼、鑄造特殊鋼和鑄造工具鋼三大類2鍛鋼 鍛鋼是指采用鍛造方法而生產(chǎn)出來的各種鍛材和鍛件，鍛鋼件的質(zhì)量比鑄鋼件高，能承受大的沖擊力作用，塑性、韌性和其它方面的力學性能也都比鑄鋼件高，所以凡是一些重要的機械零件都應當采用鍛鋼件。在冶煉工廠，某些截面較大的型鋼，也采用鍛造方法，生產(chǎn)和供應一定規(guī)格的鍛材，如鍛制圓鋼、方鋼和扁鋼等3熱軋鋼 熱軋鋼是指用熱軋方法而生產(chǎn)出來的各種熱軋鋼材。大部分鋼材都是采用熱軋軋成的，熱軋常用來生產(chǎn)型鋼、鋼管、鋼板等大型鋼材，也用于軋制線材4冷軋鋼 冷軋鋼是指用冷軋方法而生產(chǎn)出來的各種冷軋鋼材。與熱軋鋼相比，冷軋鋼的特點是表面光潔、尺寸精確

14、、力學性能好。冷軋常用來軋制薄板、鋼帶和鋼管5冷拔鋼 冷拔鋼是指用冷拔方法而生產(chǎn)出來的各種冷拔鋼材，冷拔鋼的特點是：精度高、表面質(zhì)量好。冷拔主要用于生產(chǎn)鋼絲，也用于生產(chǎn)直徑在50mm以下的圓鋼和六角鋼、以及直徑在76mm以下的鋼管2.2常見鋼種鋼號表示方法： 1）碳素鋼：（1）普通碳素結構鋼：a.甲類鋼：按力學性能供應的鋼，代號為A；b.乙類鋼：按化學成分供應的鋼，代號為B；c.特類鋼：按力學性能和化學成分供應的鋼，代號為C。（2）優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼：a.第一組：以含碳量表示（萬分之幾），如20，表示含碳量：0.17-0.24%b.第二組：也以含碳量表示（萬分之幾），而在數(shù)字后加“Mn”，表示較高

15、的含錳量，如20Mn，表示含碳量：0.17-0.24%，含錳量：0.70-1.0%（3）碳素工具鋼：鋼號前加“T”，含碳量以千分之幾表示，如T10，表示含碳量1.0%的碳素工具鋼。 2)合金鋼：前面的數(shù)字表示含碳量的平均值。低合金鋼、合金結構鋼和彈簧鋼含碳量以前面數(shù)字的萬分之幾表示。不銹鋼含碳量用千分之幾表示，平均含碳量小于0.1，用“0”表示。合金工具鋼平均含碳量1時，不標含碳量，否則用千分數(shù)表示。高速工具鋼和滾珠軸承鋼不標含碳量。合金元素量：除鉻滾珠鋼和低鉻合金工具鋼外，合金元素以平均含量的百分數(shù)表示，如12Cr1MoV，表示含Cr量約1%，Mo、V含量均小于1%。平均合金含量 1.52.

16、49，則用2標注，其余以此類推。鉻軸承鋼的鉻含量用千分數(shù)表示。低鉻合金工具鋼的鉻平均含量低于1時，鉻含量用千分數(shù)表示，但須在含量數(shù)字前加注“0”，如Cr06. 3)特殊用途鋼：鋼號前面加“ZG”表示鑄鋼，“G”表示滾珠鋼，“H”表示焊絲用鋼，3.金屬材料的物理和力學性能3.1金屬材料的物理性能：1.彈性模量E：材料在彈性范圍內(nèi)，應力與應變的比值稱為彈性模量，表征材料抵抗彈性變形的能力。2.切變模量G：材料在彈性范圍內(nèi)，切應力與切應變的比值稱為彈性模量，表征材料抵抗切應變的能力。3.泊松比：在彈性變形的比例極限范圍內(nèi)，橫向應變與縱向應變比值的絕對值稱為泊松比。4.密度，熔點tR (略)5.比熱容

17、c:單位質(zhì)量的物體每升高1所吸收的熱量。6.熱擴散率：反映溫度不平均的物體中溫度均勻化速度的物理量。7.熱導率：單位時間內(nèi)沿著熱流方向的單位長度上溫差為1時，單位面積容許導過的熱量，稱為材料的熱導率。表征材料熱傳導速度的物理量。8.線膨脹系數(shù)l：金屬溫度每升高1時所增加的長度與原來長度的比值稱為線膨脹系數(shù)。3.2金屬材料的力學性能簡介：3.2.1靜力試驗下的力學性能1） 拉伸試驗：通過拉伸試驗可以得到以下力學性能指標： （1）彈性極限e：表示不產(chǎn)生永久塑性變形的前提下，金屬材料所能承受的最大應力。e=F e/A0 （2）屈服點s：不增加載荷而試樣變形增加的最小應力。s=F s/A0，在工程上規(guī)

18、定，將試樣發(fā)生在0.2%的永久變形的應力作為屈服點，并以0.2表示。 （3）強度極限b：試樣斷裂前最大負荷與原始截面積之比。b=F b/A0 （4）延伸率：試樣斷裂后的伸長量與原始計算長度之比。=l/l0（%） （5）斷面收縮率：試樣斷裂后的截面積最大收縮量與其原始截面積之比。 =（F0- F1）/F0（%） 其中e，s，b表征金屬材料強度的指標；，表征金屬材料塑性指標。 F e F s F b F k 3.2.2硬度：指金屬抵抗其它比較堅硬物體壓入的能力。硬度測定方法有：布氏法（HB）、洛氏法（HR）、維氏法（HV）和攜帶式硬度計量法。3.2.3動力試驗下的力學性能：1)沖擊韌性ak：表征金

19、屬材料對沖擊負荷的抵抗能力，是衡量材料韌性的指標?？梢哉J為沖擊韌性是綜合地概括了材料的塑性性能和強度性能。ak=Ak/F，Ak-沖擊功，F(xiàn)-截面積。 2）脆性轉(zhuǎn)變溫度：溫度降低時，金屬材料由韌性狀態(tài)變化為脆性狀態(tài)的溫度區(qū)域，稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。因其測定方法不同有多種表示方法，如能量準則法，以Tk表示；斷口形貌準則法，以FATT表示；落錘試驗法，以NDT表示。 3）疲勞：材料、零件或結構在循環(huán)應力或循環(huán)應變長期作用下，在某些部位或應力集中部位產(chǎn)生裂紋，直至失效或斷裂的現(xiàn)象。分高周疲勞、低周疲勞、高溫疲勞、熱疲勞、腐蝕疲勞。 4）減振性：金屬材料通過內(nèi)耗吸收振動能量，并把它轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿哪芰ΨQ為減振性

20、。 3.2.4缺口敏感性：金屬部件上的缺口會造成三向不等拉伸應力狀態(tài)，并產(chǎn)生應力集中，有利于脆性斷裂的發(fā)生。在這種缺口的條件下，材料趨于早期脆性斷裂的程度稱為缺口敏感性。 3.2.5高溫性能：高溫機械性能、蠕變、持久強度、應力松弛。 1)蠕變：金屬在高溫下服役，即使其所受的應力低于金屬在該溫度的屈服點，在這樣的應力長期作用下，也會緩慢而連續(xù)地發(fā)生塑性變形，這一現(xiàn)象稱為蠕變。當蠕變量積累到相當程度后，會發(fā)生蠕變斷裂。蠕變可以分為三個階段：第一階段為非穩(wěn)定階段，特點是開始蠕變速度較大，但隨著時間的推移，蠕變速度逐漸減??；第二階段是穩(wěn)定階段；第三階段是蠕變失穩(wěn)階段，蠕變速度不斷加大。2)持久強度：金

21、屬的持久強度是在給定溫度經(jīng)過一定時間破壞時所能承受的應力。3)應力松弛：金屬在高溫和應力狀態(tài)下，如維持總變形不變，隨著時間的延長，應力逐漸降低的現(xiàn)象。 3.2.6金屬高溫下運行組織性質(zhì)變化：珠光體球化和碳化物的聚集；碳鋼和鉬鋼石墨化；熱脆性；合金元素在固溶體和碳化物相之間的重新分配。 1)珠光體球化和碳化物的聚集：鋼中原來珠光體中的片層狀滲碳體，在高溫下長期運行過程，逐漸在改變其形狀，由片狀改變?yōu)榍蚧蓟?，球化后的碳化物通過聚集長大，使小球變?yōu)榇笄虻倪^程。珠光體耐熱鋼發(fā)生球化后，使鋼的強度極限和屈服極限下降。 2)鋼材石墨化：碳鋼和含鉬的低合金鋼在高溫下長期運行過程，珠光體中的滲碳體分解為鐵

22、和游離碳（即石墨），就稱為石墨化。當石墨析出后就好象在鋼中出現(xiàn)了孔洞和裂縫。使鋼的強度極限和屈服極限下降。 3)鋼的熱脆性：鋼在高溫下長期運行后會產(chǎn)生沖擊韌性顯著降低的現(xiàn)象，稱為鋼的熱脆性。 4)合金元素再分配：高溫長期運行后，鋼中合金元素要力求從固溶體向碳化物轉(zhuǎn)移，從而使固溶體中合金元素貧化，使鋼的強度、蠕變極限和持久強度降低。 4.金屬材料常見缺陷和失效形式，裂紋缺陷處理注意事項4.1金屬材料常見的缺陷可分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷。表面缺陷有：劃痕、麻坑、重皮和裂紋。內(nèi)部缺陷有：氣孔、夾雜（或渣）、裂紋、分層（主要原因是非金屬夾雜物的層狀分布）等。4.2常見的失效形式：1） 過載破壞：構件的工

23、作應力超過材料的許用應力2） 疲勞破壞（屬脆性斷裂）：金屬材料在變動載荷和應變長期作用下，由于累積損傷而引起的斷裂現(xiàn)象.按應力狀態(tài)分：1）彎曲疲勞 ；2）扭轉(zhuǎn)疲勞；3）拉壓疲勞；4）復合疲勞。 按斷裂壽命分：1）高周疲勞：Nf105，斷裂應力水平較低， s； 2）低周疲勞：Nf=102105，斷裂應力水平較高， s3)應力腐蝕斷裂：金屬在拉應力和特定的化學介質(zhì)共同作用下，經(jīng)過一段時間后所產(chǎn)生的低應力脆斷。應力腐蝕斷裂是在應力與化學介質(zhì)聯(lián)合作用下， 按特有機理產(chǎn)生的斷裂。應力、化學介質(zhì)和材料三者是產(chǎn)生條件。 斷口特征： 其斷口宏觀形貌特征與疲勞斷口頗為相似，也有亞穩(wěn)擴展區(qū)和最后瞬斷區(qū)。在亞穩(wěn)擴展

24、區(qū)可見到腐蝕產(chǎn)物和氧化現(xiàn)象。最后瞬斷區(qū)一般為快速撕裂破壞。 4）高溫氧化：高溫下服役的金屬部件與煙氣、空氣接觸時氧與金屬化合生成氧化膜，生成的氧化膜由Fe2O3, Fe3O4, FeO組成，F(xiàn)e2O3與 Fe3O4比較致密，能起保護作用，而FeO很疏松，易于進一步發(fā)生氧化。氧化膜主要由FeO組成。5）腐蝕：常見的有：（1）氫脆：由于氫和應力的共同作用而導致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象。氫的來源可以在熔煉過程或隨后的加工制造過程中吸收的氫，也可以是金屬機件在服役時環(huán)境介質(zhì)中含有的氫。一般情況下氫以間隙原子狀態(tài)固溶在金屬中，對大多數(shù)工業(yè)合金，氫的溶解度隨溫度的降低而降低，氫在金屬中可以通過擴散聚集在

25、較大的缺陷處，以氫分子狀態(tài)存在，另外鋼中的氫可以和滲碳體中的碳原子作用形成甲烷：Fe3C+ 4H= 3Fe + CH4 ，由于甲烷是一種氣體分子，在金屬中產(chǎn)生巨大的內(nèi)應力，因此在沿晶部位產(chǎn)生裂紋和脫碳。（2）高溫腐蝕：通常也稱作硫腐蝕，與燃料中的硫含量直接有關。引起高溫腐蝕的腐蝕劑有3種：自由硫原子、硫酸鹽、硫化物。對高溫過熱器、再熱器主要是積灰中含有低熔點復合硫酸鹽，產(chǎn)生硫酸鹽型高溫腐蝕。（3）低溫腐蝕：實質(zhì)上是一種酸腐蝕。其腐蝕機理是：SO3與低溫區(qū)煙氣中的水分結合成H2SO4蒸汽凝結在管子上而發(fā)生的化學腐蝕。主要發(fā)生在省煤器進口段和空氣預熱器冷段。6.過熱失效：分長時過熱失效和短時過熱失

26、效。長時過熱失效是鍋爐管子長期處于超過設計溫度運行，但超溫幅度低于相變臨界點Ac1，管子在應力作用下發(fā)生蠕變，直到破裂的過程。錯用材質(zhì)失效實質(zhì)上是長時過熱失效。短時過熱失效是管壁溫度超過鋼的下臨界點Ac1，在這樣高的溫度下b急劇下降，在短時內(nèi)便產(chǎn)生塑性變形，管徑脹粗，管壁減薄，發(fā)生剪切斷裂爆破。7.蠕變斷裂:金屬材料在較高的溫度下（通常在t/tm大于0.3時就比較顯著，t為服役溫度，tm為金屬熔點，都要熱力學溫度表示）服役，所受的應力即使低于屈服應力也會緩慢地產(chǎn)生塑性變形現(xiàn)象。隨著蠕變量地逐漸累積，在晶界上就會出現(xiàn)蠕變空洞微裂紋宏觀裂紋斷裂失效。8.磨損失效：管子表面受磨損逐漸減薄以至不能承受

27、工作載荷而發(fā)生失效。大致原因有：1）飛灰磨損：飛灰中含有硬度很高的SiO2、Al2O3成分。磨損速度主要與煙氣的速度、濃度、沖擊角度以及飛灰的顆粒度、硬度有關（煙速不應超過設計值，在煤種給定的情況下應保證煤粉足夠的細度，且要保證充分燃燒）。2）其他磨損：機械碰磨，吹灰器吹灰角度不當或卡澀。4.3裂紋缺陷處理需注意事項1）裂紋必須打磨徹底，補焊前進行滲透檢驗，確認無殘余裂紋后用可揮發(fā)性溶劑對坡口進行預處理（對不銹鋼特別重要）。補焊時應充分考慮采取防裂措施，對冷裂敏感性大的鋼材需進行適當?shù)念A熱處理，選擇合適的焊接參數(shù)及焊接操作方法。根部打好冷卻后進行滲透檢驗，確認未裂后用揮發(fā)性溶劑清洗干凈，再適當

28、進行預熱，焊接完成后再次進行滲透檢驗。2）在機組服役條件下，如確因條件所限，裂紋不可能打磨徹底。這種情況下采取應急處理措施必須滿足下面兩個條件：（1）保證補焊上去部分不裂；（2）保證焊補后有足夠強度裕量服役到最近一次檢修。為此，一方面原裂紋盡可能打磨干凈，補焊前在裂紋端部打上止裂孔。補焊時應充分考慮采取防裂措施，對冷裂敏感性大的鋼材需進行適當?shù)念A熱處理，選擇合適的焊接參數(shù)及焊接操作方法。根部打好冷卻后先打磨掉12mm，而后進行滲透檢驗，確認未裂后用揮發(fā)性溶劑清洗干凈，再適當進行預熱，焊接完成后再次進行滲透檢驗。5.常用鋼材適用范圍及我廠300MW機組受監(jiān)部件用鋼情況簡介：5.1常用鋼材適用范圍

29、：表一 管 材鋼的種類鋼號標準編號適用范圍用途工作壓力MPa壁溫碳素鋼10, 20GB3087受熱面管子5.9450聯(lián)箱、蒸汽管道425碳素鋼20gGB5310受熱面管子不限450聯(lián)箱、蒸汽管道425合金鋼15CrMoGB5310受熱面管子不限560聯(lián)箱、蒸汽管道55012Cr1MoVGB5310受熱面管子不限580聯(lián)箱、蒸汽管道56512Cr2MoWVTiB（鋼102）GB5310受熱面管子不限600SA213-T91受熱面管子不限650SA213-TP347H受熱面管子不限700注：鋼號后面加“g”表示鍋爐用鋼表二 鍛鋼件鋼的種類鋼號標準編號適用范圍用途工作壓力MPa壁溫碳素鋼10, 20

30、GB699大型鍛件、手孔蓋、集箱端蓋、法蘭盤5.9425合金鋼15CrMoGB3077大型鍛件不限55012Cr1MoVGB3077大型鍛件不限565表三 鑄鋼件鋼的種類鋼號標準編號使用范圍工作壓力MPa壁溫碳素鋼ZG200400GB56766.3425ZG230450GB5676不限425低合金鋼ZG20CrMoJB2640不限510ZG20CrMoVJB2640不限540ZG15Cr1Mo1VJB2640不限5705.2 300MW機組常用鋼材簡介 1）20G(德國：St45.8/;美國：SA106B，SA178C，日本：SB42) 20G鋼塑性、韌性及焊接等工藝性能均很好，在機械制造行業(yè)

31、中應用極廣。鋼材品種有鋼管、鋼板和型材。20G鋼以正火態(tài)供應，其組織為鐵素體和珠光體。用于受熱面管使用溫度不超過450，用于聯(lián)箱及導汽管使用溫度不超過425。我廠主要用于水冷壁管、省煤器管、包覆過熱器管等。20G鋼在高溫長期運行過程中，會出現(xiàn)珠光體球化和石墨化現(xiàn)象。2） SA299(相當于19Mn6)SA299鋼是屬于C-Mn-Si系列的美國鋼種。該鋼具有良好的綜合力學性能和各種冷熱加工性能，焊接性能也比較好，但氣割裂紋敏感性較大。我廠主要用在汽包和水冷壁下部環(huán)形集箱。 3）15CrMo（美：SA213T12/ SA213P12） 15CrMo鋼是各國廣泛使用的1Cr-1/2MO型鋼，在520

32、還具有較高的持久強度，在此范圍內(nèi)有著良好的抗氧化性能。當溫度超過550時，蠕變極限就顯著降低。長期處在500550時，會產(chǎn)生碳化物球化現(xiàn)象，導致熱強性降低。15CrMo鋼具有良好的制管、焊接等工藝性能，主要用于蒸汽參數(shù)510的高、中壓蒸汽導管，管壁溫度小于550的過熱器管及集汽聯(lián)箱等。4） 10Cr2Mo(美:SA335P22,SA213T22,W10Cr2Mo;德國:10CrMo910)10Cr2Mo屬于2.251Mo型鋼，是國外一種比較成熟的得到廣泛使用的低合金耐熱鋼。它具有良好的加工工藝性能和較好的焊接性能。對熱處理不大敏感，能在大截面上得到均勻的性能，持久塑性好。該鋼經(jīng)過長期大量的研究

33、和使用，具有豐富的數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗，使用安全可靠性好。10CrMo910鋼用于鍋爐受熱面管最高使用溫度不超過590，用于主、再熱蒸汽管道最高使用溫度不超過560。在較高溫度和長期應力的作用下，會出現(xiàn)碳化物析出現(xiàn)象。我廠300MW機組主蒸汽、熱段管道用了SA335-P22材料。 5） 12Cr1MoV12Cr1MoV鋼是國內(nèi)高壓、超高壓、亞臨界電站鍋爐過熱器、集箱和主蒸汽導管廣泛采用的鋼種。在580時仍具有高的熱強性和抗氧化性能，還具有較高的持久塑性。它的化學成分簡單，總合金含量在2%以下，生產(chǎn)工藝較簡單，焊接性能良好，只要嚴格執(zhí)行熱處理工藝，就能得到滿意的綜合性能及熱強性能。12Cr1MoV鋼用

34、于鍋爐受熱面管最高使用溫度不超過580，用于主、再熱蒸汽管道最高使用溫度不超過560。12Cr1MoV鋼在高溫運行中組織將會發(fā)生變化，珠光體要球化，碳化物相也要變化，合金元素在同時和碳化物之間的分配也會發(fā)生變化，造成熱強性下降。我廠鍋爐受熱面各級過熱器、再熱器都有12Cr1MoV鋼。 6） 12Cr2MoWVTiB（鋼102） 12Cr2MoWVTiB是低碳、低合金貝氏體型熱強鋼，是由我國自行研制的，具有良好的綜合機械性能，其熱強性和使用溫度超過國外同類鋼種。12Cr2MoWVTiB用于金屬溫度小于等于600的超高參數(shù)過熱器管、再熱器管，熱處理后的組織為貝氏體。我廠鍋爐受熱面后屏、末過、屏再、

35、末再部分管段用了這一鋼種。該鋼對正火冷卻速度比較敏感，并只有在獲得完全貝氏體組織時，才能保證合格的性能。7）30Cr1Mo1V (美ASTM: A470Class8) 該鋼具有較好的熱強性和淬透性，綜合性能良好，加工工藝性能較好，但焊接性能較差。該鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，供貨狀態(tài)金相組織為回火貝氏體。我廠高中壓轉(zhuǎn)子使用這一材料。 要求脆性轉(zhuǎn)變溫度FATT小于等于121。 8） 30Cr2Ni4MoV該鋼種是目前在大型機組中廣泛采用的低壓轉(zhuǎn)子用鋼，淬透性好，強度高。冶煉時采用真空技術除氣，提高了鋼的純凈度，使鋼的室溫沖擊值明顯提高，F(xiàn)ATT明顯下降。該鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，供貨狀態(tài)金相組織為回火貝氏體。該鋼焊接性

36、能較差。我廠低壓轉(zhuǎn)子、中間軸及發(fā)電機轉(zhuǎn)子采用這一鋼種。9）ZG15Cr1Mo該鋼具有較好的熱強性，其熱強性能夠滿足540以下的工作條件。且有較好的塑性和韌性，鑄造裂紋傾向低于Cr-Mo-V鑄鋼。通常采用正火、回火和去應力退火處理。我廠高中壓內(nèi)、外缸均采用這一鋼種。10）ZG15Cr2Mo1該鋼具有良好的綜合性能和工藝性能，抗腐蝕性和抗高溫氧化性能優(yōu)于ZG15Cr1Mo，但焊接性能比ZG15Cr1Mo略差。常采用正火、回火和去應力退火處理。我廠主汽及調(diào)節(jié)閥，再熱主汽及調(diào)節(jié)閥以及噴嘴室均采用這一鋼種。11）10Cr9MoVNb(美國：SA213-T91，SA335-P91；德國：X10CrMoVN

37、b91；日本住友金屬株式會社：HCM95)SA213-T91/P91系馬氏體高強耐熱鋼，具有良好的沖擊性能和高溫強度，在540-620的溫度區(qū)間，有很高的蠕變和持久強度，在550左右的許用應力比SA335-T22/P22高出一倍。其加工性能如冶煉、熱處理、彎曲，特別是焊接性能要比合金含量差不多的F12（X20CrMOV121）鋼要好得多。這一鋼種在我國引進型機組已得到越來越廣泛的使用。我廠鍋爐受熱面如屏再、末再、分隔屏部分管圈使用了T91鋼。用于受熱面管最高使用溫度可以達到650左右。 12）1Cr13和2Cr13（美：AISI403）1Cr13和2Cr13屬于馬氏體類不銹鋼。是目前應用最廣泛

38、的葉片鋼。1Cr13和2Cr13的區(qū)別在于2Cr13的含碳量比1Cr13略高，因此其強度也比1Cr13高，但塑性韌性則略低，耐蝕性則稍比1Cr13差。1Cr13和2Cr13具有較好所得耐腐蝕性能、較高的韌性和冷變形能力。其減振性很好，廣泛用于汽輪機葉片材料，按照它的熱強性，可在540以下使用。我廠機組部分動葉片和所有的靜葉片采用AISI403。13）2Cr12NiMo1W1V（美：C-422;日：SUH616）2Cr12NiMo1W1V是強化的12Cr型馬氏體耐熱不銹鋼。該鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，供貨狀態(tài)金相組織為均勻的回火馬氏體。具有良好的綜合性能，其缺口敏感性小，且具有良好的減振性和抗松弛性，廣泛用

39、于550以下的汽輪機葉片、圍帶及工作溫度不超過540的螺栓、閥桿等。我廠采用C-422鋼。14）0Cr17Ni4Cu4Nb(日：SUS630)該鋼屬馬氏體沉淀硬化不銹鋼，其耐蝕性高、減振性好，易于調(diào)整強度級別，焊接工藝簡便，尤其是抗腐蝕疲勞性能及抗水滴沖蝕性能優(yōu)于12Cr鋼，具有良好的綜合力學性能。其固溶處理后的室溫組織為馬氏體，經(jīng)400650時效進行沉淀硬化，以析出富銅的析出物達到強化目的。我廠低壓缸末一、末二級動葉片采用這一鋼種。 15） 1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti是在我國應用很廣的奧氏體不銹鋼。鋼中由于含有鈦，能形成穩(wěn)定的碳化物（TiC），因而避免了Cr23C6在晶界上析出

40、而引起晶間腐蝕的可能。因此這種鋼經(jīng)固溶和穩(wěn)定化處理后，可以避免晶間腐蝕傾向。主要用于施工中須經(jīng)加熱、焊接并在高溫或腐蝕介質(zhì)中工作的零部件。 16） 1Cr19Ni11Nb（美：SA231-TP347H） TP347H是用Nb穩(wěn)定的奧氏體熱強鋼。具有良好的熱強性及抗晶間腐蝕性能，焊接性能良好。這一鋼種具有很好的耐腐蝕性和抗高溫氧化性。我廠鍋爐受熱面后屏過熱器部分管圈及分隔屏定位管使用了TP347H鋼。用于受熱面管最高使用溫度可以達到700左右。 17） GH4145/SQGH4145/SQ是鎳基高溫合金鋼，金相組織為奧氏體組織?，F(xiàn)主要用于工作溫度677以下的零件，如汽輪機高溫螺栓、汽封彈簧片、密

41、封環(huán)等。GH4145/SQ是引進型300MW機組螺栓材料R26（美國材料牌號）的代用材料使用。540工作條件下有很高的抗拉強度，很好的抗松弛性和抗高溫蠕變性能。這種材料是上海成套所與上海汽輪機廠合作，在以Inconel X -750（美國牌號）鎳基材料基礎上研究開發(fā)的新材料，從目前使用情況看，這種材料還很不成熟，出現(xiàn)早期斷裂失效現(xiàn)象較普遍。 6.受監(jiān)部件進貨、保管、領用、檢修更換等需注意的事項。6.1受監(jiān)部件進貨（非受監(jiān)部件盡可能按受監(jiān)部件要求執(zhí)行）：1） 受監(jiān)部件必須符合國家和部頒標準，必須按合格證和質(zhì)量保證書進行驗收，要求廠家提供材料鋼號、化學成分、機械性能、熱處理工藝等資料。如部件有廠家

42、帶來的焊口（特別是一些閥門），則提供的合格證必須包括焊口檢驗報告。2） 受監(jiān)部件應盡量從具有相當生產(chǎn)規(guī)模的廠家（如各大鍋爐廠、汽輪機廠、電力修造廠等）進貨，因這些廠家不僅加工的產(chǎn)品質(zhì)量可靠，且對原材料進貨質(zhì)量控制、檢驗也較嚴。不過要特別留意其產(chǎn)品是不是由聯(lián)營廠生產(chǎn)。3） 對批量進來的合金鋼管驗收應聯(lián)系金屬試驗人員進行光譜抽樣復核，確認材質(zhì)的正確無誤。4） 對有特殊性能要求的受監(jiān)金屬部件進貨時，應聯(lián)系設備點檢員一起進行 驗收。6.2備品備件、焊接材料管理1） 對受監(jiān)管道鋼材應分門別類堆放，做到堆放整齊、掛牌正確（必須標明鋼材牌號、規(guī)格），掛牌采用印制白鐵皮。管子兩頭按標準要求進行標色，或用油漆印

43、上鋼號、規(guī)格。管子兩頭應用封口封嚴，防止受潮銹蝕。鋼管如有油漆剝落應及時涂上，防止銹蝕。不銹鋼應單獨存放，嚴禁與碳鋼混放。2） 焊接材料管理：焊條保管庫應按標準要求保持一定的溫度與濕度（溫度大于5，濕度小于60%），并安裝溫、濕度自動記錄儀，進行常年記錄。焊接材料應分門別類堆放，做到放置整齊、掛牌正確（標明焊接材料牌號、規(guī)格及出廠年月）。過期和銹蝕失效的焊條要另外存放，作降級使用乃至報廢處理。 3）對受監(jiān)材料進行定期檢查，并做好檢查記錄。6.3受監(jiān)鋼材、焊接材料的領用與受監(jiān)部件更換應注意的事項受監(jiān)鋼材、焊接材料的領用必須嚴格遵守領用制度，多余材料應回收，回收時應標明材料、規(guī)格，并放回原處。鋼材

44、焊條的烘干、領用、剩余焊條及焊條頭的回收均應做好記錄。如更換備件系合金鋼則必須經(jīng)光譜復核，確認與原材料一致方可使用。采用代用材料則必須經(jīng)過金屬監(jiān)督專職審核，并經(jīng)總工批準后，方可使用。7.常用的無損檢驗方法簡介1）定義：無損檢測（Nondestructive Testing）是對材料和結構件進行非破壞檢驗，即對其使用性能無影響的一種檢測手段。無損檢測是材料科學的一個分支，牽涉到材料和結構件的均勻性和使用可靠性。無損檢測學科包括檢測和測量。2）常用無損檢測方法原理、檢測對象及優(yōu)缺點簡要介紹：檢驗方法原理檢測對象優(yōu)點缺點射線檢驗（RT）使X或射線透照被檢工件，射線在被檢工件中傳遞并發(fā)生能量衰減，用成

45、像方法檢查內(nèi)部結構或缺陷。母材：裂紋、氣孔、夾雜、分層、密度差等。焊縫：裂紋、氣孔、夾雜、未熔合、未焊透、咬邊等1. 用來檢查內(nèi)部缺陷。2. 直觀反映缺陷。3. 用膠片記錄。1. 工序多，成本高。2. 射線防護3. 廢液處理超聲波檢驗(UT)脈沖回波法超聲脈沖直接透入被檢件，超聲回波和反射能指示出缺陷、界面或不連續(xù)的存在及位置母材：裂紋、氣孔、夾雜、分層、金相結構和晶粒度。焊縫：裂紋、氣孔、夾雜、未熔合、未焊透、咬邊等1. 用來檢查內(nèi)部或表面缺陷。2. 面積性缺陷敏感。3. 工序少，成本低1.缺陷不直觀，定性有困難。滲透檢驗（PT）覆蓋于檢驗表面的滲透液滲入表面開口缺陷，清除表面上的多余液體，

46、再施加顯像劑，利用毛細現(xiàn)象，將滲透液從缺陷中析出，污染粉層，從而將缺陷檢出。裂紋、氣孔、縫隙、折疊、脫胎等1. 工藝簡單2. 缺陷直觀1.僅適用表面已開口缺陷的檢測。磁粉檢驗（MT）將被檢區(qū)域磁化，施加磁粉使其覆蓋整個表面區(qū)域，當任一處的表面或近表面缺陷導致磁場畸變而泄漏時，相應的畸變磁場便吸附積聚磁粉，從而將缺陷檢出。裂紋、氣孔、縫隙、夾雜物等1. 工藝簡單2. 缺陷直觀，靈敏度較高僅適用鐵磁性材料的表面或近表面缺陷的檢測。渦流檢驗（ET）渦流探傷利用電磁感應原理，當電導性材料管內(nèi)穿過通以交流電的線圈時管表面或近表面缺陷部位的渦流場將發(fā)生變化，導致線圈的阻抗或感應電壓產(chǎn)生變化，從而將缺陷檢出

47、。裂紋、縫隙、坑點和夾雜物1.工藝簡單，特別適用于熱交換器內(nèi)批量管材的檢測。材料表面或近表面缺陷的檢測。8 .簡介電力建設施工驗收規(guī)范（焊接篇）DL5007-921鋼材及焊接材料1.1 焊條、焊絲的選用，應根據(jù)母材的化學成分、機械性能和焊接接頭的抗裂性、碳擴散、焊前預熱、焊后熱處理以及使用條件等綜和考慮。1.2 同種鋼材焊接時，焊條（焊絲）的選用，一般應符合下列要求： 1）焊縫金屬性能和化學成分與母材相當。 2）工藝性能良好、1.3 異種鋼材焊接時，焊條（焊絲）的選用，一般應符合下列要求： 1）倆側鋼材均非奧氏體不銹鋼時，可選用成分介于二者之間或合金含量低的一側相配的焊條（焊絲）。 2）兩側之

48、一為奧氏體不銹鋼時，可選用含鎳量較高的不銹鋼焊條（焊絲）。2 焊前準備2.1 焊口的位置應避開應力集中區(qū)且便于施焊及熱處理，一般應符合下列要求：2.1.1 鍋爐受熱面管子焊口，其中心線距離管子彎曲起點或汽包、聯(lián)箱外壁以及支吊架邊緣至少70mm，兩個對接焊口間距離不得小于150mm。2.1.2 管道對接焊口，其中心線距離管子彎曲起點不小于管子外徑，且不小于100mm（焊接、鍛制、鑄造成型管件除外），距支吊架邊緣至少50mm，兩個對接焊口間距離不得小于管子直徑，且不得少于150mm。2.1.3 管接頭和儀表插座一般不可設置在焊縫或熱影響區(qū)內(nèi)。2.1.4 筒體的對接焊口，其中心線距離封頭彎曲起點不小于壁厚加15mm，且不小于25mm和不大于50mm。2.1.5 帶有縱向焊縫的筒體和封頭，相鄰兩縱向焊縫的距離應大于壁厚的3倍，且不小于100mm。2.1.6 焊接管的管孔應盡量避免開在焊縫上，并避免管孔焊縫與相鄰焊縫的熱影響區(qū)相重合，如必須在焊縫上及附近開孔時，應滿足以下條件：