大型火力發(fā)電機(jī)組高溫螺栓的現(xiàn)場(chǎng)理化檢驗(yàn)分析

馬天文

摘 要：作者站在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢測(cè)的層面上具體的闡述了當(dāng)前火力發(fā)電機(jī)常見(jiàn)高溫螺栓鋼種的理化檢驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)25cr2MoV鋼、2crl2NiM01w1V鋼、20crlM01VNbTiB、R26（Ni-Cr-co合金）型合金、GH4145型合金等高溫螺栓的金相組織進(jìn)行了對(duì)比分析，同時(shí)結(jié)合一些典型的高溫螺栓失效原因展開(kāi)分析討論，希望能為大型火力發(fā)電機(jī)組的高溫螺栓現(xiàn)場(chǎng)理化檢驗(yàn)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電；高溫螺栓；理化檢驗(yàn)；金相組織

引言

當(dāng)前我們國(guó)家的火力發(fā)電裝置普遍使用高溫螺栓，像是汽缸或是管線法蘭等處要想固定好，都要使用與之對(duì)應(yīng)的能夠抵抗較高溫度的螺栓。因?yàn)榇祟?lèi)螺栓的工作背景是應(yīng)力松弛狀態(tài)，所以，它在運(yùn)行的時(shí)候必然要承擔(dān)拉應(yīng)力，特別時(shí)候還會(huì)有彎應(yīng)力存在，所以，要想實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的效益，就要保證螺栓材料的品質(zhì)良好，具體來(lái)講就是說(shuō)材料應(yīng)該有強(qiáng)大的應(yīng)對(duì)松弛的性能以及應(yīng)對(duì)彎曲的性能，除此之外，還要有很好的持久性以及抗高溫特點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)具有良好的熱加工、機(jī)械加工性能，此外其微觀組織穩(wěn)定性要好，熱脆性傾向要小。不過(guò)通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，目前運(yùn)行的這些螺栓中并非時(shí)刻都能夠穩(wěn)定運(yùn)行，失效現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)。當(dāng)前時(shí)期，相關(guān)工作者的主要工作任務(wù)就是研究怎樣才能夠確保高溫螺栓運(yùn)行穩(wěn)定。

DL，r438-2009、DL，r439-2006的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，通常在檢修場(chǎng)地之內(nèi)，那些直徑尺寸超過(guò)32mm、溫度高于400℃的高溫螺栓都要接受超聲測(cè)試，不過(guò)并不是所有的測(cè)試都可以發(fā)現(xiàn)像是裂縫之類(lèi)的問(wèn)題，所以我們就要在場(chǎng)地之中開(kāi)展理化檢測(cè)，尤其是在進(jìn)行大修的時(shí)候，如果條件允許的話，都要開(kāi)展綜合化的理化檢測(cè)活動(dòng)，只有這樣才能夠確保機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定。雖說(shuō)電力領(lǐng)域?qū)τ诖祟?lèi)零件的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)非常高，不過(guò)在具體的工作中不管是建設(shè)方亦或是發(fā)電單位自身，都沒(méi)有高度關(guān)注此類(lèi)檢驗(yàn)工作，僅將重點(diǎn)放到了螺栓材料的質(zhì)量檢測(cè)上面。不過(guò)通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槁菟ǖ念?lèi)型繁多，尺寸不一，加之材料的類(lèi)型也不一樣，所以場(chǎng)地的理化檢測(cè)工作無(wú)法切實(shí)按照相關(guān)規(guī)定來(lái)落實(shí)，工作者在開(kāi)展的時(shí)候面對(duì)的難題非常多。作者具體的站在場(chǎng)地的監(jiān)督檢測(cè)的層面上對(duì)此加以分析，而且結(jié)合螺栓常見(jiàn)的失效現(xiàn)象進(jìn)行了具體的論述，僅此希望能為大型火力發(fā)電機(jī)組的高溫螺栓現(xiàn)場(chǎng)理化檢驗(yàn)提供一些參考。

1 鐵基高溫螺栓

鐵基高溫螺栓是最常見(jiàn)的耐高溫螺栓，可合金成份分為碳鋼螺栓、低合金鋼螺栓、合金鋼螺栓、高合金鋼螺栓等。按金相組織劃分，又有回火索氏體、回火馬氏體等耐高溫螺栓。鐵基高溫螺栓在機(jī)組長(zhǎng)期的高溫運(yùn)行中，內(nèi)部可能會(huì)產(chǎn)生蠕變、疲勞等緩慢的性能下降現(xiàn)象。25Cr2Mov鋼螺栓廣泛應(yīng)用在低壓內(nèi)缸、管道法蘭等部位連接處，25cr2MoV鋼種本身屬于珠光體耐熱鋼，制成的高溫螺栓的供貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)處理，微觀組織為回火索氏體，這種螺栓的硬度控制標(biāo)準(zhǔn)為HB248～293，與這種螺栓類(lèi)似的常見(jiàn)高溫螺栓鋼種還有20CrlM01V、25Cr2MolV、35CrMo等。對(duì)于長(zhǎng)期使用的這類(lèi)螺栓，現(xiàn)場(chǎng)硬度檢驗(yàn)時(shí)如果大批量地發(fā)現(xiàn)硬度高于標(biāo)準(zhǔn)范圍較多的，對(duì)該批螺栓應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行金相檢驗(yàn)，此時(shí)容易在原奧氏體晶界上出現(xiàn)網(wǎng)狀的碳化物析出。

2crl2NiM01w1V鋼螺栓的微觀組織是典型的回火馬氏體，此類(lèi)物質(zhì)的特點(diǎn)是強(qiáng)度非常高，而且可以很好的應(yīng)對(duì)腐蝕問(wèn)題，它還被用到葉片之中。當(dāng)我們開(kāi)展金相測(cè)試工作的時(shí)候，具體分析板條馬氏體位相特征是否明顯，有沒(méi)有蠕變孔隙存在，特別是硬度較高的時(shí)候更要高度關(guān)注，它執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是HB291～321。通過(guò)具體的檢驗(yàn)工作，我們得知此類(lèi)螺栓的硬度不是很高，而且它的金相組織存在著非常顯著的馬氏體特點(diǎn)，因此要想確保機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，此時(shí)就要抽取一些螺栓具體檢測(cè)它們的力學(xué)特點(diǎn)以及拉伸特征等等。與這種馬氏體型高強(qiáng)度螺栓類(lèi)似的常見(jiàn)高溫螺栓鋼種還有2Crl2WMoVNb

B、2CrlOMoVNbN等，均屬于改良型12%C鋼。

2 鎳基高溫螺栓

由于當(dāng)前的機(jī)組開(kāi)始朝著超臨界方向發(fā)展，因此有著強(qiáng)大的抗蠕變特點(diǎn)的鎳基物質(zhì)開(kāi)始被大量的使用，如GH80A、InconeLAUov 783、GH4145、R26、GH4169等鎳基高溫螺栓已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽輪機(jī)高溫部件中。R26型高溫螺栓主要用于工作溫度在677℃以下的高中壓內(nèi)缸，這種螺栓的硬度控制標(biāo)準(zhǔn)為HB262-331。為均勻的單向奧氏體組織，因此該材料具有很高的抗蠕變和抗氧化能力。在具體的開(kāi)展場(chǎng)地測(cè)試工作的時(shí)候，假如發(fā)現(xiàn)其硬度較高的話，就要認(rèn)真分析其是不是有細(xì)小的裂縫存在，高合金的鋼材容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，導(dǎo)致沿晶脆性斷裂。GH4145合金型高溫螺栓是我國(guó)自行研發(fā)的鋼種，如今有很多機(jī)組都使用此類(lèi)材料，不過(guò)最近幾年，此類(lèi)螺栓時(shí)常出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

原本設(shè)計(jì)是用于制造工作溫度在670℃以下的高溫螺栓。GH4145典型的現(xiàn)場(chǎng)金相組織為單相奧氏體組織，本人在檢測(cè)的時(shí)候時(shí)常遇到粗晶，組織里面有非常大的晶體，在別的資料里面也有此類(lèi)論述。從近年來(lái)發(fā)生的GH4145鎳基合金螺栓斷裂事故統(tǒng)計(jì)分析可以看出，由組織不均勻性引起的斷裂失效占了很大比例，巨大晶粒組織的存在直接導(dǎo)致高溫韌塑性的異常，所以在檢測(cè)的時(shí)候必須要高度關(guān)注此類(lèi)問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)分析我們得知，對(duì)于火力發(fā)電設(shè)備來(lái)講，由于它的高溫螺栓的總數(shù)非常多，而且它們的尺寸以及材料的特性等不是完全一樣的，所以為了抱枕設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定，我們就要認(rèn)真分析此螺栓的具體服役情況，也就是說(shuō)，要認(rèn)真開(kāi)展理化檢測(cè)工作。作為場(chǎng)地的監(jiān)督工作者，在實(shí)際開(kāi)展工作的時(shí)候，可以借助綜合化的硬度以及金相測(cè)試活動(dòng)，分析其性能變化特點(diǎn)，然后提出合理的建議，這樣就能夠降低問(wèn)題發(fā)生幾率，確保生產(chǎn)工作順利開(kāi)展。

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