電站鍋爐金屬材料的選擇與使用

張晉

摘 要：我國是能源消耗大國。為了維持工業(yè)生產(chǎn)運作與人們?nèi)粘９ぷ髋c生活上的大量能源消耗，在城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃中有很多比例的電站修建。電站鍋爐在組織構(gòu)成中屬于較為重要但又危險的基礎(chǔ)設(shè)施，具備較高的爆炸危險，同時屬于特殊監(jiān)控設(shè)備，所以電站鍋爐金屬材料的使用與選擇是技術(shù)人員工作中應關(guān)注的重點，這些金屬材料直接影響著鍋爐整體運行的質(zhì)量與平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐；金屬材料；選擇使用

中圖分類號：TM621.2 文獻標志碼：A

由于電站鍋爐屬于危險系數(shù)較高的設(shè)施，所以在開展日常的檢修工作時，工作人員應熟記檢修的基本知識與正確流程，這對于設(shè)備與人員安全保護有異常重要的作用。當然實際工作開展的過程中影響檢修與保養(yǎng)工作質(zhì)量的因素很多，工作人員應注意留意每個細微的環(huán)節(jié)，材料種類、規(guī)格、基本成分構(gòu)成等都會對設(shè)施的使用狀態(tài)產(chǎn)生影響。

1 電站鍋爐金屬材料應用位置

電站設(shè)施中基本組成構(gòu)件鍋爐，在國家的安全檢查中屬于危險系數(shù)較高的特殊設(shè)備，這種設(shè)備在日常的護理與維修中考慮細節(jié)也較多，尤其是在對基礎(chǔ)組件的金屬材料使用進行選擇時，一旦發(fā)生不適配的問題，不僅會影響使用功能的發(fā)揮，甚至會對操作與管理工作人員的人身安全產(chǎn)生威脅。鍋爐的承重部件金屬材料在開展選擇環(huán)節(jié)時，如果出現(xiàn)超承載使用問題，最為直接的后果是發(fā)生爆管事故；反之，降限使用的話，又等于是在浪費資源。碳鋼管的焊接部位如果選擇合金材質(zhì)的焊條與管道，也會增加發(fā)生危險的系數(shù)，加大設(shè)備出現(xiàn)爆炸的問題，如果材料的失效位置不在母材的焊縫影響區(qū)，那么發(fā)生失效的時間間隔機就會比前面介紹的狀況占用的更多。焊接的接頭位置在鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)的整體環(huán)境中屬于較為重要的環(huán)節(jié)，這種類型的焊接使用材質(zhì)在性能上的優(yōu)勢指數(shù)不是很高，同時比較下來說的話甚至屬于較為薄弱的環(huán)節(jié)，所以工作人員在對這種金屬焊接技術(shù)進行操作上的動作監(jiān)督時，應對金屬技術(shù)以及焊接接頭使用的技術(shù)種類進行重視，嚴格按照操作規(guī)范開展技術(shù)動作，因為一旦發(fā)生錯用的問題，就等于增加了異種鋼材焊接的難度系數(shù)，也會增加設(shè)備出現(xiàn)的爆炸的潛在風險。

2 金屬材料選擇運用的基本規(guī)范

2.1 金屬材料的種類介紹

金屬材料科學在種類的劃分上從屬于試驗應用科學，而作為一名鍋爐的質(zhì)量檢測人員，在日常工作中一定要掌握較為扎實的基礎(chǔ)理論知識，因為這些基礎(chǔ)理論將會對工作人員后續(xù)工作中產(chǎn)生指導上的作用。一般情況下，鋼鐵就是那些以鐵為基礎(chǔ)構(gòu)成材料的金屬混合物，鋼鐵的基礎(chǔ)性能與其制作生產(chǎn)過程中加入其他元素種類、比種、鍛造環(huán)境等都有著非常密切且直接的聯(lián)系，甚至這些基礎(chǔ)元素的基本化學排列方式存在差異都會對其在使用環(huán)節(jié)中展現(xiàn)的性能產(chǎn)生不一樣的影響，熱處理環(huán)節(jié)的溫度、時間等相關(guān)措施的使用同樣可以改變鋼鐵的原有組織結(jié)構(gòu)，讓材料的基本使用功能得到改變或是擴展。

2.2 金屬材料的選擇影響因素

鋼鐵之所以被人們稱為鋼鐵并不是因為這種金屬是由鋼與鐵兩種物質(zhì)組合而成，鋼鐵主要的物質(zhì)還是鐵，只是在鍛造過程中加入了微量的其他元素，這些元素大部分是C，可能會包括一些M n、 S i、S、P等其他雜質(zhì)元素，鐵單質(zhì)因為有了碳元素的加入，在硬度上會發(fā)生很大改變，同時對抗銹蝕上的性能也會得到提升，這種加入了C元素的鋼叫作碳鋼。相比其他種類的鋼鐵，如果構(gòu)成中的其他元素含量較多，則是合金鋼。在鋼鐵的基礎(chǔ)構(gòu)成中，S、P在鋼鐵的構(gòu)成中不算是添加的改變鋼鐵性能元素，這兩種只是在鋼鐵生產(chǎn)過程中可能會經(jīng)常出現(xiàn)的雜質(zhì)，理論上這些雜質(zhì)的含量也是越低越好。而相對于其他合金，在整體的含量比重上應得到相應指數(shù)上的控制，否則對鋼鐵的性能會產(chǎn)生二重性，過多或者過少都會對鋼鐵的性能發(fā)揮產(chǎn)生反作用。

2.3 鋼是晶體物質(zhì)

鋼是晶體物質(zhì)，其含有的碳元素有3種元素異構(gòu)體，分別為無定型碳、石墨、金剛石。碳元素其化學構(gòu)造上如果原子數(shù)量以及排列方式上不同都會對晶體物質(zhì)產(chǎn)生性能上的變化，會直接導致M素異構(gòu)體的物理性能以及力學性能產(chǎn)生非常驚人的差別。其原W是石墨與金剛石的空間結(jié)構(gòu)，這種晶體結(jié)構(gòu)可以賦予這兩種結(jié)構(gòu)在物質(zhì)形態(tài)上的不同展現(xiàn)。如石墨是鉛筆芯的主要原料，細膩且柔軟，而金剛石則被人們稱為是世界上最為堅硬的物質(zhì)，這種物質(zhì)甚至可以用來切割玻璃等固體。鋼鐵晶體在物理性質(zhì)上的呈現(xiàn)就會有相似的地方，除了成分以外，還取決于其空間上的構(gòu)型排列，也就是晶體結(jié)構(gòu)。

2.4 鋼中的組成元素

鋼中的組成元素在鋼水凝固過程中生成具有特定晶格類犁的晶體，并賦予金屬材料相應的具有標識性的物理性能和力學性能，這與碳的同素異構(gòu)現(xiàn)象是相似的。鍋爐壓力容器用鋼中常見的顯微組織有鐵素體、奧氏體、珠光體、馬氏體和貝氏體等，這些材料均可以采用不同的熱處理工藝。促使改變晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、重新分布化學成分等，而且可以調(diào)整、改善組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)，保證和提高材料的使用性能。

3 金屬材料的使用

隨著時間的推移與科學技術(shù)的不斷進步，很多電廠的鍋爐在高溫煅燒中獲得了技術(shù)與使用材料上的升級，這些不銹鋼材料的使用，讓加工的過程使用的步驟變多了，同時因為難度系數(shù)的提升，也讓很多的委托生產(chǎn)廠家的制作過程中的處理工藝出現(xiàn)了一些細節(jié)性的調(diào)整。很多大型生產(chǎn)廠家接到這種生產(chǎn)訂單時經(jīng)常會出現(xiàn)熱處理步驟不規(guī)范或是不合理的問題，甚至有些制成品的整體或局部會因為固溶的技術(shù)規(guī)格不規(guī)范導致材料的基本功能不能得到正常的發(fā)揮。后者產(chǎn)生危害或是影響幅度將會比前者更為嚴重，最為直接的體現(xiàn)是降低其設(shè)備的使用壽命時間。

舉例來說的話，奧氏體不銹鋼在應用的過程中具備較為明顯的腐蝕傾向，原因是晶體內(nèi)部的碳原子在向晶界轉(zhuǎn)移的過程中會與晶間的鉻元素生成Cr，就會導致鋼鐵材料出現(xiàn)晶間貧鉻，奧體氏不銹鋼在450℃～850℃時是最為容易發(fā)生貧鉻問題的。這個溫度區(qū)間會被技術(shù)人員稱為敏感溫度區(qū)。所以在對奧氏體鋼材料進行焊接或是熱處理操作時，應對敏感溫度中停留的時間進行嚴格控制，盡量縮短在此時間段停留的時間。在焊接的時候，需盡量選擇小線能量，讓溫度上的控制可以更為精確。

3.1 控制晶問腐蝕趨勢

為了控制晶間腐蝕趨勢，根據(jù)奧氏體不銹鋼使用條件不同，可采取固溶處理、穩(wěn)定化處理或鈍化處理工藝。鈍化處理是利用氧化性酸進行氧化，在不銹鋼件表面形成致密氧化鉻保護層增強耐腐蝕性。在電廠運行條件下，奧氏體不銹鋼產(chǎn)品采用局部固溶處理工藝，不論固溶處理還是穩(wěn)定化處理，局部熱處理方式都是不可取的。因為部件從熱處理爐內(nèi)高溫到爐外室溫，其中必有一段處于敏化區(qū)，發(fā)生晶間貧鉻，性能下降，形成質(zhì)量隱患，運行中這個部位會最先失效。

3.2 發(fā)電鍋爐高溫段

發(fā)電鍋爐的高溫段用18Cr-8Ni系列的不銹鋼制成晶，最好使用整體穩(wěn)定化的熱處理工藝，在整體穩(wěn)定化的熱處理工序基礎(chǔ)上進行箍體內(nèi)外肇鈍化處理，耐氧化腐蝕的效果將會呈現(xiàn)的更好，但是這種選擇有一個缺點就是會讓成本增加很多。

結(jié)語

通過以上對電站鍋爐金屬材料種類特性以及使用功能的論述，可以從中獲得的經(jīng)驗是針對電站鍋爐這種運行危險指數(shù)高，對較為特殊的設(shè)施進行金屬材料使用時，應對電站的建設(shè)規(guī)模以及鍋爐的規(guī)格進行考慮，依據(jù)實際情況對使用的材料進行針對性選擇，盡量防止出現(xiàn)不適配進而讓鍋爐出現(xiàn)危險系數(shù)增加，對設(shè)備的運作以及工作人員的人身安全產(chǎn)生威脅。

參考文獻

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