高壓鍋爐管高溫安全性分析

高壓鍋爐管高溫安全性分析

由于高壓鍋爐的使用環(huán)境通常是高壓和高溫，因此受到外部環(huán)境的影響，經(jīng)常出現(xiàn)故障。隨著人們生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,人們對(duì)于高壓鍋爐的質(zhì)量要求也逐漸提高起來(lái)。為此,需要結(jié)合具體的高壓鍋爐管使用故障原因,進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的分析,從制造工藝、使用規(guī)章、維修保養(yǎng)等各個(gè)方面采取有效的防治措施,提高高壓鍋爐管的有效使用年限。1高壓鍋爐管的生產(chǎn)和制造規(guī)格由于高壓鍋爐的功率較高,耗能大,發(fā)熱能力強(qiáng),因此,高壓鍋爐管的必須常在高壓高溫的環(huán)境下作業(yè),為了保證高壓鍋爐管的總體質(zhì)量安全,切實(shí)維護(hù)廣大用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全,需要為高壓鍋爐管的生產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)一的嚴(yán)格規(guī)定,確保其以統(tǒng)一的規(guī)格生產(chǎn)制造。通過(guò)對(duì)我國(guó)基本環(huán)境因素的分析,和實(shí)際供熱等需求的數(shù)據(jù)分析,相關(guān)的管理部門利用技術(shù)設(shè)備和專業(yè)知識(shí),基本確定了統(tǒng)一的高壓鍋爐管生產(chǎn)和制造規(guī)格。這一基本的數(shù)據(jù)是每一個(gè)鍋爐管生產(chǎn)廠家必須嚴(yán)格遵守的,只有按照這一規(guī)定生產(chǎn)出來(lái)的高壓鍋爐管才能投入到實(shí)際的使用當(dāng)中。具體要求如下:一般高壓過(guò)鍋爐管主要用來(lái)制造高壓鍋爐的過(guò)熱器管、再熱器管、導(dǎo)氣管、主蒸汽管等。用于高壓鍋爐(工作壓力一般在9.8MPa以上,工作溫度在450~650℃之間)的受熱面管子、省煤器、過(guò)熱器、再熱器、石化工業(yè)用管等,管子在高溫?zé)煔夂退魵獾淖饔孟?會(huì)發(fā)生氧化和腐蝕,一般鍋爐管使用溫度在450℃以下,國(guó)產(chǎn)管主要用10號(hào)、20號(hào)碳結(jié)鋼熱軋管或冷拔管制造。要求鋼管具有高的持久強(qiáng)度,高的抗氧化腐蝕性能,并有良好的組織穩(wěn)定性。2個(gè)供暖系統(tǒng)的確定高壓鍋爐管之所以在使用的過(guò)程中常常因?yàn)楦邷囟l(fā)生故障,影響整個(gè)供暖系統(tǒng),主要是由于鍋爐內(nèi)部對(duì)于熱量的處理不完善,大量的余熱不能夠得到有效的轉(zhuǎn)換和及時(shí)的處理。因此,需要對(duì)當(dāng)前的鍋爐管熱處理缺陷進(jìn)行具體分析,并在分析基礎(chǔ)上提出具體的控制措施。2.1過(guò)燒產(chǎn)生裂解一般情況下是指對(duì)高壓鍋爐管加熱過(guò)高時(shí),不僅導(dǎo)致引起晶粒粗大,而且晶界局部出現(xiàn)熔化或氧化,導(dǎo)致晶界弱化,稱為過(guò)燒。鋼過(guò)燒后性能嚴(yán)重惡化,淬火時(shí)形成龜裂。過(guò)燒現(xiàn)象一旦發(fā)生,發(fā)生過(guò)燒的結(jié)構(gòu)部件就不能再次投入到使用當(dāng)中,只能淘汰掉,這不僅是設(shè)備引進(jìn)的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi),同時(shí)也影響整個(gè)供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定。為此,在使用過(guò)程中,一定要采取預(yù)防措施,防患于未然,減少過(guò)燒發(fā)生的概率。2.2晶粒細(xì)化和遺傳過(guò)熱現(xiàn)象較之過(guò)燒現(xiàn)象而言,其危害性相對(duì)較低,出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)部件必須淘汰,而發(fā)生過(guò)熱現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)部件可以通過(guò)采取降溫處理措施,繼續(xù)運(yùn)作結(jié)構(gòu)件。具體的過(guò)熱處理辦法如下:(1)加熱溫度過(guò)高或在高溫下保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng),引起晶粒粗化稱為過(guò)熱。粗大的奧氏體晶粒會(huì)導(dǎo)致鋼的強(qiáng)韌性降低,脆性轉(zhuǎn)變溫度升高,增加淬火時(shí)的變形開裂傾向。而導(dǎo)致過(guò)熱的原因是爐溫儀表失控或混料(常為不懂工藝發(fā)生的)。過(guò)熱組織可經(jīng)退火、正火或多次高溫回火后,在正常情況下重新奧氏化使晶粒細(xì)化。(2)斷口遺傳:有過(guò)熱組織的鋼材,重新加熱淬火后,雖能使晶粒細(xì)化,但有時(shí)仍出現(xiàn)粗大顆粒狀斷口。產(chǎn)生斷口遺傳的理論爭(zhēng)議較多,一般認(rèn)為曾因加熱溫度過(guò)高而使MnS之類的雜物溶入奧氏體并富集于晶接口,而冷卻時(shí)這些夾雜物又會(huì)沿晶接口析出,受沖擊時(shí)易沿粗大奧氏體晶界斷裂。(3)粗大組織的遺傳:有粗大馬氏體、貝氏體、魏氏體組織的鋼件重新奧氏化時(shí),以慢速加熱到常規(guī)的淬火溫度,甚至再低一些,其奧氏體晶粒仍然是粗大的,這種現(xiàn)象稱為組織遺傳性。要消除粗大組織的遺傳性,可采用中間退火或多次高溫回火處理。2.3殘余拉應(yīng)力時(shí)鋼表面出現(xiàn)殘余拉應(yīng)力。在加熱鋼在加熱時(shí),表層的碳與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、氫、二氧化碳及水蒸氣等發(fā)生反應(yīng),降低了表層碳濃度稱為脫碳,脫碳鋼淬火后表面硬度、疲勞強(qiáng)度及耐磨性降低,而且表面形成殘余拉應(yīng)力易形成表面網(wǎng)狀裂紋。加熱時(shí),鋼表層的鐵及合金與元素與介質(zhì)(或氣氛)中的氧、二氧化碳、水蒸氣等發(fā)生反應(yīng)生成氧化物膜的現(xiàn)象稱為氧化。高溫(一般570℃以上)工件氧化后尺寸精度和表面光亮度惡化,具有氧化膜的淬透性差的鋼件易出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)。為了防止氧化和減少脫碳的措施有:工件表面涂料,用不銹鋼箔包裝密封加熱、采用鹽浴爐加熱、采用保護(hù)氣氛加熱(如凈化后的惰性氣體、控制爐內(nèi)碳勢(shì))、火焰燃燒爐(使?fàn)t氣呈還原性)。2.4低的現(xiàn)象即氫脆的現(xiàn)象高強(qiáng)度鋼在富氫氣氛中加熱時(shí)出現(xiàn)塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為氫脆。出現(xiàn)氫脆的工件通過(guò)除氫處理(如回火、時(shí)效等)也能消除氫脆,采用真空、低氫氣氛或惰性氣氛加熱可避免氫脆。3高壓設(shè)備管的加熱和改進(jìn)3.1高溫下產(chǎn)生氧化鐵皮在熱處理正火時(shí)如果高壓鍋爐管不合格會(huì)導(dǎo)致鋼管表面質(zhì)量差、質(zhì)量等級(jí)低。例如12Cr1MoVG的原正火溫度為980℃~1020℃,保溫。而在熱處理過(guò)程中,利用煤氣作為燃?xì)庖_(dá)到高溫,必須利用空氣與煤氣配比為1.2∶1.4,而高溫下處理的鋼管在空氣中進(jìn)一步氧化,導(dǎo)致鋼管經(jīng)正火后表面氧化鐵皮十分嚴(yán)重。應(yīng)對(duì)原正火進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn),改進(jìn)后的正火工藝為980~1000加熱,30min保溫,880~900出爐空冷。3.2高溫?zé)崽幚硐到y(tǒng)高壓鍋爐管熱處理規(guī)格以原熱處理回火工藝溫度范圍偏大不利于規(guī)范員工操作和提高性能穩(wěn)定性。為此根據(jù)熱處理爐溫度控制能力,在不改變回火溫度的條件下采用多種不同工藝時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)和性能測(cè)試,但冷卻速度也不能過(guò)慢,以避免導(dǎo)致使晶粒粗大,塑性降低,對(duì)于退火難以軟化的某些合金鋼,在正火后常采用高溫回火,重結(jié)晶退火之后,應(yīng)采用回火,使其組織進(jìn)一步均勻,降低硬度,使鋼中碳化物適當(dāng)聚集,降低脆性,消除或減少內(nèi)應(yīng)力。這種處理辦法的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在該方法操作步驟相對(duì)簡(jiǎn)化,操作技術(shù)難度要求相對(duì)較低,所以人力和物力的投入較少,經(jīng)濟(jì)成本低廉。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)高壓鍋爐用鋼管的熱處理進(jìn)行研究與分析,