火電廠常用金屬材料知識(shí)問答

火電廠常用金屬材料知識(shí)問答3.1名詞解釋碳素鋼：含碳量為0.02%～2.11%的鐵碳合金，也稱為碳素鋼。在鋼中不含有意加入的其他合金元素，但總會(huì)含有硅、錳、磷、硫、氧等少量雜質(zhì)元素。按含碳量可分為低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼；按組織可分為共析鋼、亞共析鋼、過共析鋼；按質(zhì)量可分為普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼；按硬度可分為極軟鋼、軟鋼、半軟鋼、半硬鋼、硬鋼、最硬鋼；按用途可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼等。碳素鋼是用途最廣、用量最大的金屬材料。優(yōu)質(zhì)碳素鋼：是指在碳素鋼中含S≤0.040%，P≤0.040%。高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼：是指在碳素鋼中含S≤0.030%，P≤0.035%。鑄鐵：碳含量大于2%的鐵–碳–硅合金的統(tǒng)稱。此外還含有少量錳、磷、硫和其他微量元素。根據(jù)碳在鑄鐵中的主要存在形式、形狀和形成過程，可分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、白口鑄鐵五大類?；铱阼T鐵：基體中的石墨呈無規(guī)則的片狀，割裂著基體，其基體石墨形態(tài)為暗灰色（鑄鐵斷口呈暗灰色）故稱灰口鑄鐵?？慑戣T鐵：實(shí)際不可鍛造，但其基體組織中的石墨呈團(tuán)絮狀，對基體的割裂作用比灰口鐵小的多，強(qiáng)度和韌性均大于灰口鐵故稱可鍛鑄鐵。球墨鑄鐵：其組織中的石墨呈球狀，大減小了使用時(shí)的應(yīng)力集中。球墨鑄鐵強(qiáng)度、韌性比可鍛鑄鐵高，很多情況下可代替鑄鋼使用。合金鑄鐵：在鑄鐵中加入合金元素，以提高其力學(xué)性能，或者提高其耐磨、耐蝕、耐熱等性能，故有時(shí)稱其為特殊性鑄鐵。鑄造性能：液體金屬澆鑄成型的能力稱為金屬的鑄造性能。鑄造性能包括流動(dòng)性、收縮率和偏析傾向等。鍛造性能：材料承受鍛壓成型的能力，稱為可鍛性。金屬材料的鍛造性能可用金屬的塑性和變型能力（強(qiáng)度）來衡量。焊接性能：金屬材料采用一定的焊接工藝、焊接材料及結(jié)構(gòu)形式，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的能力，稱為金屬材料的焊接性能。切削性能：金屬材料承受切削加工的難易程度，稱為切削性能。力學(xué)性能：金屬材料在外力作用下，所表現(xiàn)出來的抵抗變形和破壞的能力以及接受變形的能力，稱為材料的力學(xué)性能。金屬材料常溫力學(xué)性能指標(biāo)有強(qiáng)度、塑性、韌性、硬度、斷裂韌性等。耐熱鋼：在高溫下具有高的熱穩(wěn)定性和足夠的熱強(qiáng)性的鋼，稱為耐熱鋼。不銹鋼：在鋼中加入鉻并達(dá)到一定含量后可以提高其抗腐蝕的能力，能減少甚至不受某些介質(zhì)的腐蝕。工程上一般將含鉻量超過12%的鋼稱為不銹鋼。黑色金屬材料：將鐵及其合金稱為黑色金屬材料。金屬材料的物理性能：金屬材料在力、熱、光、電等物理作用下所反映的特性，稱為金屬材料的物理性能。金屬材料的化學(xué)性能：金屬材料的化學(xué)性能是指金屬材料在室溫或高溫條件下，抵抗各種腐蝕性介質(zhì)對其進(jìn)行化學(xué)侵蝕的一種能力。金屬材料的化學(xué)性能主要在于耐腐蝕性和抗氧化性兩方面。鑄鐵：碳含量大于2%的鐵–碳–硅合金的統(tǒng)稱。此外還含有少量錳、磷、硫和其他微量元素。根據(jù)碳在鑄鐵中的主要存在形式、形狀和形成過程，可分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、白口鑄鐵五大類。鑄鋼：碳含量低于2%的鑄造鐵–碳–硅合金的總稱。按合金元素的含量可分為碳素鑄鋼，低合金鑄鋼，中合金鑄鋼和高合金鑄鋼；按組織可分為珠光體鑄鋼，鐵素體鑄鋼和馬氏體鑄鋼；按用途可分為耐熱鑄鋼，耐蝕鑄鋼，無磁鑄鋼，模具用鑄鋼和特殊用途鑄鋼等。優(yōu)質(zhì)鋼：雜質(zhì)含量少，特別是硫、磷含量較少，品質(zhì)和性能優(yōu)良的鋼。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼硫和磷含量的上限為0.040%，有時(shí)還要低。優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼硫含量不大于0.030%，磷含量不大于0.035%，而高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼分別規(guī)定為不大于0.020%和0.030%。優(yōu)質(zhì)碳素鋼一般都要經(jīng)過熱處理后使用。調(diào)質(zhì)鋼：淬火成馬氏體后在500℃～650℃之間的溫度范圍內(nèi)回火的調(diào)質(zhì)處理用鋼。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼的強(qiáng)度、塑性及韌性有良好的配合。其化學(xué)成分是含碳量為0.25%～0.5%的碳素鋼或低合金鋼和中合金鋼，調(diào)質(zhì)處理后的金相組織為回火索氏體。正火鋼：為了細(xì)化晶粒，提高鋼的強(qiáng)度而經(jīng)過正火熱處理的鋼。低碳鋼：含碳量小于0.25%的碳素鋼。有時(shí)還含有少量錳（0.70%～1.00%），屬結(jié)構(gòu)鋼。按質(zhì)量又可分為普通鋼和優(yōu)質(zhì)鋼，前者磷和硫的含量分別不大于0.045%和0.050%，后者分別不大于0.035%～0.040%和0.030%～0.040%。合金鋼：為改善鋼的使用性能和工藝性能，在碳素鋼的基礎(chǔ)上，加入適量合金元素的鐵碳合金。按所含合金化元素總量的多少可分為低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼。按用途可分為合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和特殊用途合金鋼。按所含合金元素種類可分為鉻鋼、錳鋼、硅鋼、鎳鋼、鉻鉬鋼、鎳鉻鋼和鉬鋼等。按正火狀態(tài)下金相組織可分為珠光體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼、馬氏體鋼等。低合金鋼：在碳素鋼基礎(chǔ)上，含有一定量的硅或錳合金元素以及少量其他合金元素，合金元素總含量小于5%的合金鋼。亦可稱為普通低合金鋼。中合金鋼：合金元素總含量為5%～10%的合金鋼。高合金鋼：合金元素總含量為超過10%的合金鋼。耐熱鋼：在高溫下既有足夠的強(qiáng)度，良好的抗氧化性和抗腐蝕性，又有長期組織穩(wěn)定性的鋼的總稱。主要是一些加入了鉻、硅、鋁、鉬、釩、鎢、鈮、鈦、硼及稀土等合金元素的合金鋼。不銹鋼：具有抵抗大氣、酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總稱。鑄造：將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形工藝。鍛造：對金屬毛坯施加壓力或沖擊力，使其產(chǎn)生塑性變形，制成所需幾何形狀、尺寸和組織性能的鍛件的一種加工方法。3.2判斷題鍋爐受壓元件所用的金屬材料，其化學(xué)成分、機(jī)械性能等應(yīng)有質(zhì)量合格證明書，并符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。（√）金屬的化學(xué)性能是指金屬抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力。（×）20G鋼中的“G”表示鍋爐用鋼板。（×）12Cr2MoWVTiB是貝氏體耐熱鋼，其鉻鉬元素含量分別為12%和2%。（×）所謂一次結(jié)晶就是指鋼從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)時(shí)的結(jié)晶，二次結(jié)晶是指固態(tài)相變時(shí)的重結(jié)晶。（）含鉻量越高，鋼的可焊性越好。（×）按化學(xué)成分分類，鋼可分為碳素鋼和合金鋼等兩大類。（）沸騰鋼脫氧完全、質(zhì)量好，常用作鍋爐鋼管。（×）我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是按合金鋼的用途把它們分為三類，即結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊性能鋼。（√）16MnR鋼的含Mn量為0.16%。（×）奧氏體不銹鋼設(shè)備及元件允許分段進(jìn)行穩(wěn)定化或固定溶化處理。（×）普通低合金鋼的16Mn鋼管，推薦使用溫度－40～450℃，允許的上限溫度475℃。（√）檢修中使用代用材料應(yīng)征得金屬技術(shù)監(jiān)督專職工程師的同意，并經(jīng)總工程師批準(zhǔn)。（√）材料質(zhì)量證明書缺項(xiàng)或數(shù)據(jù)不全的應(yīng)補(bǔ)檢，檢驗(yàn)方法、范圍及數(shù)量應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。（√）異種鋼焊縫上必要時(shí)可以開孔。（×）焊接熱處理所使用的計(jì)量器具經(jīng)過校驗(yàn)就可以使用。（×）有應(yīng)力腐蝕可能性的焊接接頭，其厚度≥35mm，應(yīng)進(jìn)行焊后熱處理。（×）12Cr1MoV是馬氏體鋼。（×）T23、T24鋼的微觀組織為貝氏體-馬氏體鋼。（）鍋爐汽包的主要損傷為低周疲勞損傷。（）蒸汽管道的主要損傷為蠕變損傷。（）鍋爐汽包的最危險(xiǎn)部位為縱焊縫。（×）應(yīng)為主下降管主蒸汽管道的最危險(xiǎn)部位是焊縫和彎管部位。（）正常運(yùn)行工況下，高壓鍋爐水冷壁管長期運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生蠕變損傷。（×）減溫器聯(lián)箱常見的損傷為套管的開裂。（）鍋爐水壓試驗(yàn)的水溫應(yīng)高于材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。（）TP347HFG中“FG”的含義是“奧氏體組織”。（×）P/T22與10CrMo910性能相當(dāng)。（）20g和20G是兩種不同的材料。（×）P91比T91材料等級高。（×）高溫受熱面管材內(nèi)壁噴丸處理可以提高材料的抗蒸汽氧化能力。（）目前電廠鍋爐受熱面管大量使用奧氏體不銹鋼面臨的主要問題是內(nèi)壁氧化皮剝落堵塞爆管。（×）3.3選擇題Q235-A中的“235”是指（c）。

a.含C量；b.σb大?。籧.σs大小.下述材料中哪種材料的焊縫金屬應(yīng)保證其化學(xué)成份和力學(xué)性能，且需控制抗拉強(qiáng)度上限（a）。

a.鉻鉬低合金鋼；b.高合金鋼；c.碳素鋼；d.低溫用低合鋼。鋼板、鋼管及鍛件如果厚度或截面尺寸越大，采用同樣安全系數(shù)的條件下，其許用應(yīng)力值（b）。

a.越大；b.越?。籧.不變。Q235-A，Q235-B，Q235-C之間的主要區(qū)別是：（c）。

a.σa、σb不同；b.沖擊試驗(yàn)溫度不同；

c.Q235-A保證化學(xué)成份，Q235-B保證機(jī)械性能，Q235-C既保證化學(xué)成份又保證機(jī)構(gòu)性能。鋼材從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度稱為（a）。a.熔點(diǎn)；b.冰點(diǎn)；c.沸點(diǎn)。鋼中常見的五種基本元素是（a）。a.碳、錳、硅、硫、磷；b.鐵、釩、碳、錳、硅；c.碳、硫、磷、鐵、錳。珠光體耐熱鋼是以（c）為基本合金元素的低合金鋼。a.Si、Mn；b.Cr、Ni；c.Cr、Mo。10CrMo910鋼的平均含碳量為（b）。a.≤0.09%；b.0.10%；c.1.0%。12Cr1MoV鋼屬于（b）。a.普通低合金高強(qiáng)鋼；b.珠光體耐熱鋼；c.馬氏體耐熱鋼。1Cr18Ni9Ti屬于（c）不銹鋼。a.馬氏體；b.鐵素體；c.奧氏體。在鉻鎳奧氏體鋼中，最能影響抗晶間腐蝕性能的元素是（c）。a.S；b.C；c.Si。15Cr1Mo1V主要應(yīng)用壁溫（b）℃的蒸汽管道和集箱。a.≤450；b.≤580；c.≤620。12Cr1Mo1V在（b）℃時(shí)仍具有高的熱強(qiáng)性和抗氧化性能，并具有高的持久塑性。

a.≤450；b.≤580；c.≤620。對大口徑厚壁P91鋼管，焊接完成后必須將材料緩慢冷卻至（a）℃；壁厚在12.5mm以下時(shí)可冷卻至室溫，然后升溫進(jìn)行回火處理。a.100～150；b.250；c.300。下列材料中屬于低碳鋼的是（b）a.16Mng；b.20g；c.16MnR；d.1Cr18Ni9Ti。一些蒸汽鍋爐水冷壁管在與集箱連接時(shí)，進(jìn)行冷拉使水冷壁與集箱對正，然后焊接，冷拉的主要目的是（a）。a.產(chǎn)生附加殘余應(yīng)力；b.便于連接找正；c.選擇合適的對口間隙。常用鋼的熱處理工藝有（a、b、c）。a.退火；b.正火；c.回火。超超臨界鍋爐高溫過熱器、再熱器管用鋼為（a、b、c）。a.Super304；b.TP347HFG；c.HR3C。高溫過熱器管的主要損傷特征是（a、b、c）。a.蠕變；b.管子向火側(cè)內(nèi)壁的蒸汽氧化；c.高溫?zé)煔飧g。P91、P92鋼焊縫存在的主要問題是（b）。a.焊縫強(qiáng)度低；b.焊縫韌性低；c.焊縫熔合性差。P91鋼的鉻含量為（a）。a.8.0～9.5%；b.12.0%；c.9.0%。P91、P92鋼是一種新型（a）。a.馬氏體鋼；b.貝氏體鋼；c.鐵素體鋼。奧氏體不銹鋼Super304和TP347HFG的細(xì)晶粒主要目的在于（b）。a.提高高溫強(qiáng)度；b.提高抗蒸汽氧化的能力；c.增加韌性。奧氏體不銹鋼的穩(wěn)定化處理目的是（c）。a.提高強(qiáng)度；b.穩(wěn)定組織；c.防止晶間腐蝕。下列那一種鋼中會(huì)出現(xiàn)Laves相（c）。a.T24；b.TP304H；c.P91。下列材料哪種材料的抗高溫腐蝕和抗高溫蒸汽氧化性能較高？（a）a.Super304H；b.TP304H；c.TP321H。3.4問答題選擇材料的五條原則是什么？答：（a）使用環(huán)境和工作條件（壓力、溫度、介質(zhì)、工作特點(diǎn)）；

（b）材料焊接和冷熱加工能力；

（c）結(jié)構(gòu)及制造工藝；

（d）材料來源及經(jīng)濟(jì)性；

（e）用材的統(tǒng)一。什么情況下采取整體補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)？答：（a）高強(qiáng)鋼σb>540MPa，和鉻鉬鋼制造的容器；（b）補(bǔ)強(qiáng)圈的厚度超過被補(bǔ)強(qiáng)件壁厚1.5倍或超過Smax（碳素鋼；Smax=34mm，16MnR；Smax=30mm，15MnVR；Smax=28mm）；

（c）設(shè)計(jì)壓力≥4.0MPa；

（d）設(shè)計(jì)溫度>350℃；

（e）極度危害介質(zhì)的壓力容器。簡述火電機(jī)組用鋼的特點(diǎn)？答：低的碳含量、用量大、品種多、要求高、長期運(yùn)行后發(fā)生組織老化。工程部件選材的基本原則？答：根據(jù)部件的服役條件選擇材料的使用性能，使用性能包括材料的理化性能和工藝性能。低、中碳鋼的碳含量范圍？答：低碳鋼（碳含量≤0.25%）；中碳鋼（碳含量：0.25%～0.60%）。低合金鋼、中合金鋼和高合金鋼合金元素含量范圍？答：低合金鋼（合金元素含量≤5%）；中合金鋼（合金元素含量>5%～10%）；高合金鋼（合金元素含量>10%）。鍋爐鋼、汽輪機(jī)主要的熱處理工藝？答：鍋爐鋼：正火+回火；汽輪機(jī)：淬火+回火。奧氏體不銹鋼Super304和TP347HFG的細(xì)晶粒主要目的在于？答：提高抗蒸汽氧化的能力說出目前在我國火電機(jī)組中常用的9-12%Cr鋼的牌號？答：T91P91T92P92。P91、P92鋼焊縫存在的主要問題是？答：焊縫韌性低。說出目前在我國超超臨界鍋爐在中常用的新型奧氏體不銹鋼的牌號，HR3C鋼主要合金元素Cr、Ni含量？答：Super304HTP347HFGHR3C；HR3CCr含量為（25%），Ni含量為（20%）。合金鋼管或壁厚大于30mm的低碳鋼管焊接后為什么要進(jìn)行熱處理?如何進(jìn)行?答：主要是為了提高焊口的綜合性能。對合金鋼管子焊口進(jìn)行熱處理的目的是：①消除焊接接頭的殘余應(yīng)力；②改善接頭的金屬組織。

但是對于用氬弧焊或低氫焊條施焊的焊縫焊前預(yù)熱焊后適當(dāng)緩冷。①壁厚小于或等于10mm，直徑≤108mm材料為15CrMo、12Cr2Mo的管子；②壁厚小于或等于8mm直徑≤108mm材料為的12Cr1MoV的管子；③壁厚小于或等于6mm，直徑≤63mm的12Cr2MoWVTiB的管子焊后可不做熱處理。

恒溫時(shí)間按照壁厚每12.5mm恒溫0.5小時(shí)計(jì)算，大于12.5mm小于25mm按1小時(shí)計(jì)算。升降溫速度按250×25/T（T為管子壁厚）單位為℃/小時(shí)。對于特殊材料的升降溫速度按照工藝評定執(zhí)行。#20鋼常用在鍋爐的那些部位？

答：常用在低壓鍋爐的省煤器、水冷壁、低溫過熱器、給水管、下降管及其相應(yīng)的聯(lián)箱。12Cr1MoV是什么鋼種？使用溫度上限是多少？

答：12Cr1MoV為珠光體熱強(qiáng)鋼。應(yīng)用于壁溫小于580℃的受熱面管子、壁溫小于570℃的聯(lián)箱和蒸汽管道。對于鍋爐受壓元件的材料代用，什么情況下應(yīng)按《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求向原圖樣審批備案？答：鍋爐受壓元件材料代用遇有下列情況之一時(shí)，除應(yīng)征得原設(shè)計(jì)單位同意外，還應(yīng)報(bào)原圖樣審批單位備案：（a）用強(qiáng)度低的材料代替強(qiáng)度高的材料；（b）用厚度小的材料代替厚度大的材料（用于額定蒸汽壓力小于或等于1.6MPa鍋爐上的受熱面管子除外）；（c）代用的鋼管公稱不同于原來的鋼管公稱外徑。簡述提高鍋爐高溫受熱面管材抗蒸汽氧化能力的措施？答：管子內(nèi)壁鍍Cr，奧氏體不銹鋼管子內(nèi)壁噴丸處理，提高鋼管材料的Cr含量，鋼管材料的細(xì)晶?；幚怼：喪鯯uper304H和HR3C的金相組織及晶粒度？答：Super304H經(jīng)固溶處理后，金相組織應(yīng)為奧氏體+細(xì)小彌散的第二相沉淀物，晶粒度應(yīng)為7-10級。HR3C固溶處理后，金相組織為奧氏體+細(xì)小彌散沉淀物，是粗晶鋼，晶粒度應(yīng)為7級或更粗。簡述過熱器管和再熱器管對金屬材料的要求？

答：（a）具有足夠高的蠕變強(qiáng)度、持久強(qiáng)度和持久塑性，并在高溫、長期運(yùn)行過程中，具有相對穩(wěn)定的組織和性能。對于低合金鋼管，在整個(gè)使用期內(nèi)，外徑蠕變變形量不應(yīng)大于2.5%；對于碳素鋼管，不應(yīng)大于3.5%；對于T91，應(yīng)不大于1.2%；對于奧氏體不銹鋼，應(yīng)不大于4.5%。

（b）具有高的抗氧化性能，所用材料應(yīng)屬1級完全抗氧化性材料，工作溫度下的氧化速度應(yīng)小于0.1mm/a。

（c）具有良好的冷、熱加工工藝性能和焊接性能。簡述水冷壁管和省煤器管對金屬材料的要求？

答：（a）應(yīng)具有一定的室溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度，使管壁厚度不致過厚，從而