金属监督基础知识

1、金属监督基础知识授课讲义授课内容：1.铁碳平衡图及钢铁基本组织介绍 2. 钢的分类、钢号表示方法 3. 金属材料的物理和力学性 4. 常用钢材适用范围及我厂300MW机组受监部件用钢情况简介 5.金属材料常见缺陷和失效形式,裂纹缺陷处理注意事项 6. 钢材进货、保管、领用、检修更换等需注意的事项。 7.常用的无损检验方法介绍 8.规程简介：电力建设施工验收规范（焊接篇）DL5007-92 1.铁碳平衡图及钢铁基本组织介绍1.1工业纯铁、钢、生铁的表达式：工业纯铁=Fe+C（微量） C%0.04钢Fe+C+伴生元素（Mn,Si,Al,H,P,O,S,N等）（合金元素） 0.04 C%2.11生铁

2、Fe+C+伴生元素（合金元素） 2.11C%6.69% 1.2铁碳平衡图1.3钢铁中的基本组织（略）2.钢的分类、钢号表示方法2.1钢的分类分类方法 分类名称 说 明按冶炼方法而分1按冶炼设备的不同而分（1）平炉钢 平炉钢是指用平炉炼钢法所炼出来的钢，按炉衬材料的不同，分酸性和碱性两种，一般平炉都是碱性的，只有特殊情况下才在酸性平炉炼制。平炉炼钢法具有原料范围宽，设备能力大、品种多、质量好等优点，在50年代前，平炉钢在世界总产量中占绝对优势，以后由于氧气顶吹转炉炼钢法的出现恨快使平炉相形见绌，现在世界各国都有停建平炉的趋势。平炉钢的主要品种是普碳钢。低合金钢和优质碳素钢（2）转炉钢 转炉钢是指

3、用转炉炼钢法所炼制出来的钢，除分为酸性和碱性转炉炼钢外，还可分为底吹、侧吹、顶吹和空气吹炼、纯氧吹炼等转炉钢。它们常常混合使用，例如：贝氏炉钢为底吹酸性转炉钢，托马斯钢为底吹碱性转炉钢。我国现在大量生产底为侧吹酸性转炉钢和氧气顶吹转炉钢，氧气顶吹转炉钢具有生产速度快、质量高、成本低、投资少、基建快等一系列优点，是当代炼钢的主要方法。转炉钢的主要品种是普碳钢，氧气顶吹转炉亦生产优质碳素钢和合金钢（3）电炉钢 电炉钢是指用电炉炼钢法所炼制出来的钢，可分为电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢、电渣炉钢、真空自耗炉钢、电子束炉钢等。工业上大量生产的，主要是碱性电弧炉钢，品种是优质钢和合金钢2按脱氧程度

4、和浇注制度的不同而分（1）沸腾钢 这是脱氧不完全的钢，浇注时在钢锭模里产生沸腾，因而得名，其特点是收得率高、成本低、表面质量及深冲性能好；但成分偏析大、质量不均匀，抗腐蚀性和机械强度较差。这类钢大量用以轧制普通碳素钢的型钢和钢板（2）镇静钢它是脱氧完全的钢，在浇注时钢液镇静，没有沸腾现象，所以称镇静钢。其特点是成分偏析少、质量均匀，但金属的收得率（缩孔多），成本比较高。一般合金钢和优质碳素钢都是镇静钢（3）半镇静钢 它是脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间的钢，浇注时沸腾现象较沸腾钢弱。钢的质量、成本和收得率也介于沸腾钢和镇静钢之间。它的生产较难控制，故目前在钢的生产中所占比重不大按化学成分而分1碳

5、素钢 碳素钢是指含碳量低于2，并含有少量锰、硅、硫、磷、氧等杂质元素的铁碳合金。按其含碳量的不同可分为：（1） 工业纯铁：为含碳量0.04的铁碳合金；（2） 低碳钢：为含碳量0.25的钢；（3） 中碳钢：为含碳量0.250.60的钢；（4） 高碳钢：为含碳量0.60的钢。此外，按照钢的质量和用途的不同，碳素钢通常又分为：普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和工具碳素钢三大类2合金钢 合金钢是指在碳素钢的基础上，为了改善钢的性能，在冶炼时特意加入一些合金元素（如铬、镍、硅、锰、钼、钨、钒、钛、硼等）而炼成的钢。 按其合金元素的种类不同，可分为：铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢、铬钼钢、硅锰钢、硅锰钼钒钢、铬

6、镍钼钢、锰钒硼钢等许多钢组。 按其合金元素的总含量，可分为：（1） 低合金钢合金元素总含量5%；（2） 中合金钢合金元素总含量5%10%；（3） 高合金钢合金元素总含量10；。按照钢中主要合金元素的种类，又可分为：（1） 三元合金钢：除铁、碳以外，还含有另一种合金元素的钢，如铬钢、镍钢、硅钢、锰钢、钼钢、硼钢等；（2） 四元合金钢：除铁、碳以外，还含有另两种合金元素的钢，如：铬锰钢、铬镍钢、铬钼钢、硅锰钢等；（3） 多元合金钢：除铁、碳以外，还含有另外三种或三种以上合金元素的钢，如：铬锰钛钢、硅锰钼钒钢等按用途而分1结构钢（1）建筑及工程用结构钢 建筑及工程用结构钢，简称建造用钢，它是指用于建

7、筑、桥梁、船舶、锅炉或其他工程上制作金属结构件的钢。这类钢大多为低碳钢，因为它们多要经过焊接施工，含碳量不宜过高，一般都是在热轧供应状态或正火状态下使用 属于这一类型的钢，主要有：1） 普通碳素结构钢按用途又分为一般用途的普碳钢和专用普碳钢：2） 低合金钢按用途又分为低合金结构钢、耐腐蚀用钢、低温用钢、钢筋钢、钢轨钢、耐磨钢及特殊用途的专用钢（2）机械制造用结构钢 机械制造用结构钢是指用于制造机械设备上结构零件的钢。这类钢基本上都是优质钢或高级优质钢，它们往往要经过热处理、冷塑成形和机械切削加工后才能使用。 属于这一类型的钢，主要有： 1)优质碳素结构钢 调质结构钢 按工艺 特征分 表面硬化结

8、构钢 渗碳钢 2)合金结构钢 氮化钢 氰化钢 表面淬火钢 3)易切结构钢 冷塑性成形钢（如冷冲压 4)弹簧钢 钢、冷镦钢、冷挤压用钢) 5)滚动轴承钢 2工具钢 工具钢是指用于制造各种工具的钢 这类钢按其化学成分，通常分为：碳素工具钢；合金工具钢；高速钢。 按照用途又可分为：刃具钢（或称刀具钢）；模具钢（包括冷作模具钢和热作模具钢）；量具钢3特殊钢 特殊钢是指用特殊方法生产、具有特殊物理、化学性能或力学性能的钢 属于这一类型的钢，主要有：不锈耐酸钢；耐热不起皮钢；高电阻合金；低温用钢；耐磨钢；磁钢（包括硬磁钢和软磁钢）；抗磁钢；超高强度钢（指b1400N/mm2的钢）4专业用钢 这是指各个工业

9、部门专业用途的钢，如农机用钢、机床用钢、重型机械用钢、汽车用钢、航空用钢、宇航用钢、石油机械用钢、化工机械用钢、锅炉用钢、电工用钢、焊条用钢等按金相组织而分1按退火后的金相组织分（1）亚共析钢 含碳量小于0.80，组织为游离铁素体珠光体（2）共析钢 含碳量为0.80，组织全部为珠光体(3)过共析钢 含碳量大于0.80，组织为游离碳化物珠光体（4）莱氏体钢 实际上也是过共析钢，但其组织为碳化物和奥氏体的共晶体，通常把它另分为一类2按正火后的金相组织分（1）珠光体钢、贝氏体钢 当合金元素含量较少，于空气中冷却可得到珠光体或索氏体、屈氏体的，就属于珠光体钢，若得到贝氏体组织的，就属于贝氏体钢（2）马

10、氏体钢 当合金元素含量较高，于空气中冷却，可得到马氏体组织的，称为马氏体钢（3）奥氏体 当合金元素含量很多时，于空气中冷却，奥氏体直到室温仍不转变的，称为奥氏体钢（4）碳化物钢 当含碳量较高并含有大量碳化物组成元素时，于空气中冷却，可得到由碳化物及其基体组织（珠光体或马氏体、奥氏体）所构成的混合物组织的，称为碳化物钢。最典型的碳化物钢时高速钢3按加热、冷却时有无相变和室温时的金相组织分（1）铁素体钢 这类钢含碳量很低并含有多量的形成或稳定铁素体的元素，如铬、硅等，以致加热或冷却时，始终保持铁素体组织（2）半铁素体钢 这类钢含碳量较低并含有较多的形成或稳定铁素体的元素，（如铬、硅），在加热或冷却

11、时，只有部分发生相变，其他部分始终保持相的铁素体组织（3）半奥氏体钢 这类钢含有一定的形成或稳定奥氏体的元素（如镍、锰），以致在加热或冷却时，只有部分发生相变，其他部分始终保持相的奥氏体组织（4）奥氏体钢 这类钢含有多量的形成或稳定奥氏体的元素，如镍、锰等，以致在加热或冷却时，始终保持奥氏体组织按品质而分1普通钢 这类钢含杂质元素较多，其中磷与硫均被限制在0.07以内，主要用作建筑结构和要求不太高的机械零件，属于这一类的钢如普通碳素钢、低合金结构钢等2优质钢 这类钢含杂质元素较少，质量较好，其中磷与硫均被限制在0.04以内，主要用作机械结构零件和工具。属于这一类的钢有优质碳素结构钢、合金结构钢

12、、碳素工具钢和合金工具钢、弹簧钢、轴承钢等3、高级优质钢 这类钢含杂质元素极少，其中磷与硫均被限制在0.03以内，主要用作重要的机械结构零件和工具，属于这一类的钢，大多是合金结构钢和工具钢。为了区别于一般优质钢，这类钢的钢号后面，通常加符号“A”或汉字“高”以便识别按制造加工形式而分1铸钢 铸钢是指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件，其含碳量一般在0.150.60%之间，铸钢件由于铸造性能差，常常需要用热处理和合金化等方法来改善其组织和性能，在机械制造业中，铸钢主要用于制造一些形状复杂、难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性的零件。按照化学成分，铸钢一般分为铸造碳钢和铸造合金钢两大

13、类；按照用途，铸钢又可分为铸造结构钢、铸造特殊钢和铸造工具钢三大类2锻钢 锻钢是指采用锻造方法而生产出来的各种锻材和锻件，锻钢件的质量比铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其它方面的力学性能也都比铸钢件高，所以凡是一些重要的机械零件都应当采用锻钢件。在冶炼工厂，某些截面较大的型钢，也采用锻造方法，生产和供应一定规格的锻材，如锻制圆钢、方钢和扁钢等3热轧钢 热轧钢是指用热轧方法而生产出来的各种热轧钢材。大部分钢材都是采用热轧轧成的，热轧常用来生产型钢、钢管、钢板等大型钢材，也用于轧制线材4冷轧钢 冷轧钢是指用冷轧方法而生产出来的各种冷轧钢材。与热轧钢相比，冷轧钢的特点是表面光洁、尺寸精确

14、、力学性能好。冷轧常用来轧制薄板、钢带和钢管5冷拔钢 冷拔钢是指用冷拔方法而生产出来的各种冷拔钢材，冷拔钢的特点是：精度高、表面质量好。冷拔主要用于生产钢丝，也用于生产直径在50mm以下的圆钢和六角钢、以及直径在76mm以下的钢管2.2常见钢种钢号表示方法： 1）碳素钢：（1）普通碳素结构钢：a.甲类钢：按力学性能供应的钢，代号为A；b.乙类钢：按化学成分供应的钢，代号为B；c.特类钢：按力学性能和化学成分供应的钢，代号为C。（2）优质碳素结构钢：a.第一组：以含碳量表示（万分之几），如20，表示含碳量：0.17-0.24%b.第二组：也以含碳量表示（万分之几），而在数字后加“Mn”，表示较高

15、的含锰量，如20Mn，表示含碳量：0.17-0.24%，含锰量：0.70-1.0%（3）碳素工具钢：钢号前加“T”，含碳量以千分之几表示，如T10，表示含碳量1.0%的碳素工具钢。 2)合金钢：前面的数字表示含碳量的平均值。低合金钢、合金结构钢和弹簧钢含碳量以前面数字的万分之几表示。不锈钢含碳量用千分之几表示，平均含碳量小于0.1，用“0”表示。合金工具钢平均含碳量1时，不标含碳量，否则用千分数表示。高速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量。合金元素量：除铬滚珠钢和低铬合金工具钢外，合金元素以平均含量的百分数表示，如12Cr1MoV，表示含Cr量约1%，Mo、V含量均小于1%。平均合金含量 1.52.

16、49，则用2标注，其余以此类推。铬轴承钢的铬含量用千分数表示。低铬合金工具钢的铬平均含量低于1时，铬含量用千分数表示，但须在含量数字前加注“0”，如Cr06. 3)特殊用途钢：钢号前面加“ZG”表示铸钢，“G”表示滚珠钢，“H”表示焊丝用钢，3.金属材料的物理和力学性能3.1金属材料的物理性能：1.弹性模量E：材料在弹性范围内，应力与应变的比值称为弹性模量，表征材料抵抗弹性变形的能力。2.切变模量G：材料在弹性范围内，切应力与切应变的比值称为弹性模量，表征材料抵抗切应变的能力。3.泊松比：在弹性变形的比例极限范围内，横向应变与纵向应变比值的绝对值称为泊松比。4.密度，熔点tR (略)5.比热容

17、c:单位质量的物体每升高1所吸收的热量。6.热扩散率：反映温度不平均的物体中温度均匀化速度的物理量。7.热导率：单位时间内沿着热流方向的单位长度上温差为1时，单位面积容许导过的热量，称为材料的热导率。表征材料热传导速度的物理量。8.线膨胀系数l：金属温度每升高1时所增加的长度与原来长度的比值称为线膨胀系数。3.2金属材料的力学性能简介：3.2.1静力试验下的力学性能1） 拉伸试验：通过拉伸试验可以得到以下力学性能指标： （1）弹性极限e：表示不产生永久塑性变形的前提下，金属材料所能承受的最大应力。e=F e/A0 （2）屈服点s：不增加载荷而试样变形增加的最小应力。s=F s/A0，在工程上规

18、定，将试样发生在0.2%的永久变形的应力作为屈服点，并以0.2表示。 （3）强度极限b：试样断裂前最大负荷与原始截面积之比。b=F b/A0 （4）延伸率：试样断裂后的伸长量与原始计算长度之比。=l/l0（%） （5）断面收缩率：试样断裂后的截面积最大收缩量与其原始截面积之比。 =（F0- F1）/F0（%） 其中e，s，b表征金属材料强度的指标；，表征金属材料塑性指标。 F e F s F b F k 3.2.2硬度：指金属抵抗其它比较坚硬物体压入的能力。硬度测定方法有：布氏法（HB）、洛氏法（HR）、维氏法（HV）和携带式硬度计量法。3.2.3动力试验下的力学性能：1)冲击韧性ak：表征金

19、属材料对冲击负荷的抵抗能力，是衡量材料韧性的指标。可以认为冲击韧性是综合地概括了材料的塑性性能和强度性能。ak=Ak/F，Ak-冲击功，F-截面积。 2）脆性转变温度：温度降低时，金属材料由韧性状态变化为脆性状态的温度区域，称为脆性转变温度。因其测定方法不同有多种表示方法，如能量准则法，以Tk表示；断口形貌准则法，以FATT表示；落锤试验法，以NDT表示。 3）疲劳：材料、零件或结构在循环应力或循环应变长期作用下，在某些部位或应力集中部位产生裂纹，直至失效或断裂的现象。分高周疲劳、低周疲劳、高温疲劳、热疲劳、腐蚀疲劳。 4）减振性：金属材料通过内耗吸收振动能量，并把它转变为热能的能力称为减振性

20、。 3.2.4缺口敏感性：金属部件上的缺口会造成三向不等拉伸应力状态，并产生应力集中，有利于脆性断裂的发生。在这种缺口的条件下，材料趋于早期脆性断裂的程度称为缺口敏感性。 3.2.5高温性能：高温机械性能、蠕变、持久强度、应力松弛。 1)蠕变：金属在高温下服役，即使其所受的应力低于金属在该温度的屈服点，在这样的应力长期作用下，也会缓慢而连续地发生塑性变形，这一现象称为蠕变。当蠕变量积累到相当程度后，会发生蠕变断裂。蠕变可以分为三个阶段：第一阶段为非稳定阶段，特点是开始蠕变速度较大，但随着时间的推移，蠕变速度逐渐减小；第二阶段是稳定阶段；第三阶段是蠕变失稳阶段，蠕变速度不断加大。2)持久强度：金

21、属的持久强度是在给定温度经过一定时间破坏时所能承受的应力。3)应力松弛：金属在高温和应力状态下，如维持总变形不变，随着时间的延长，应力逐渐降低的现象。 3.2.6金属高温下运行组织性质变化：珠光体球化和碳化物的聚集；碳钢和钼钢石墨化；热脆性；合金元素在固溶体和碳化物相之间的重新分配。 1)珠光体球化和碳化物的聚集：钢中原来珠光体中的片层状渗碳体，在高温下长期运行过程，逐渐在改变其形状，由片状改变为球化碳化物，球化后的碳化物通过聚集长大，使小球变为大球的过程。珠光体耐热钢发生球化后，使钢的强度极限和屈服极限下降。 2)钢材石墨化：碳钢和含钼的低合金钢在高温下长期运行过程，珠光体中的渗碳体分解为铁

22、和游离碳（即石墨），就称为石墨化。当石墨析出后就好象在钢中出现了孔洞和裂缝。使钢的强度极限和屈服极限下降。 3)钢的热脆性：钢在高温下长期运行后会产生冲击韧性显著降低的现象，称为钢的热脆性。 4)合金元素再分配：高温长期运行后，钢中合金元素要力求从固溶体向碳化物转移，从而使固溶体中合金元素贫化，使钢的强度、蠕变极限和持久强度降低。 4.金属材料常见缺陷和失效形式，裂纹缺陷处理注意事项4.1金属材料常见的缺陷可分为表面缺陷和内部缺陷。表面缺陷有：划痕、麻坑、重皮和裂纹。内部缺陷有：气孔、夹杂（或渣）、裂纹、分层（主要原因是非金属夹杂物的层状分布）等。4.2常见的失效形式：1） 过载破坏：构件的工

23、作应力超过材料的许用应力2） 疲劳破坏（属脆性断裂）：金属材料在变动载荷和应变长期作用下，由于累积损伤而引起的断裂现象.按应力状态分：1）弯曲疲劳 ；2）扭转疲劳；3）拉压疲劳；4）复合疲劳。 按断裂寿命分：1）高周疲劳：Nf105，断裂应力水平较低， s； 2）低周疲劳：Nf=102105，断裂应力水平较高， s3)应力腐蚀断裂：金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断。应力腐蚀断裂是在应力与化学介质联合作用下， 按特有机理产生的断裂。应力、化学介质和材料三者是产生条件。 断口特征： 其断口宏观形貌特征与疲劳断口颇为相似，也有亚稳扩展区和最后瞬断区。在亚稳扩展

24、区可见到腐蚀产物和氧化现象。最后瞬断区一般为快速撕裂破坏。 4）高温氧化：高温下服役的金属部件与烟气、空气接触时氧与金属化合生成氧化膜，生成的氧化膜由Fe2O3, Fe3O4, FeO组成，Fe2O3与 Fe3O4比较致密，能起保护作用，而FeO很疏松，易于进一步发生氧化。氧化膜主要由FeO组成。5）腐蚀：常见的有：（1）氢脆：由于氢和应力的共同作用而导致金属材料产生脆性断裂的现象。氢的来源可以在熔炼过程或随后的加工制造过程中吸收的氢，也可以是金属机件在服役时环境介质中含有的氢。一般情况下氢以间隙原子状态固溶在金属中，对大多数工业合金，氢的溶解度随温度的降低而降低，氢在金属中可以通过扩散聚集在

25、较大的缺陷处，以氢分子状态存在，另外钢中的氢可以和渗碳体中的碳原子作用形成甲烷：Fe3C+ 4H= 3Fe + CH4 ­ ，由于甲烷是一种气体分子，在金属中产生巨大的内应力，因此在沿晶部位产生裂纹和脱碳。（2）高温腐蚀：通常也称作硫腐蚀，与燃料中的硫含量直接有关。引起高温腐蚀的腐蚀剂有3种：自由硫原子、硫酸盐、硫化物。对高温过热器、再热器主要是积灰中含有低熔点复合硫酸盐，产生硫酸盐型高温腐蚀。（3）低温腐蚀：实质上是一种酸腐蚀。其腐蚀机理是：SO3与低温区烟气中的水分结合成H2SO4蒸汽凝结在管子上而发生的化学腐蚀。主要发生在省煤器进口段和空气预热器冷段。6.过热失效：分长时过热失

26、效和短时过热失效。长时过热失效是锅炉管子长期处于超过设计温度运行，但超温幅度低于相变临界点Ac1，管子在应力作用下发生蠕变，直到破裂的过程。错用材质失效实质上是长时过热失效。短时过热失效是管壁温度超过钢的下临界点Ac1，在这样高的温度下b急剧下降，在短时内便产生塑性变形，管径胀粗，管壁减薄，发生剪切断裂爆破。7.蠕变断裂:金属材料在较高的温度下（通常在t/tm大于0.3时就比较显著，t为服役温度，tm为金属熔点，都要热力学温度表示）服役，所受的应力即使低于屈服应力也会缓慢地产生塑性变形现象。随着蠕变量地逐渐累积，在晶界上就会出现蠕变空洞微裂纹宏观裂纹断裂失效。8.磨损失效：管子表面受磨损逐渐减

27、薄以至不能承受工作载荷而发生失效。大致原因有：1）飞灰磨损：飞灰中含有硬度很高的SiO2、Al2O3成分。磨损速度主要与烟气的速度、浓度、冲击角度以及飞灰的颗粒度、硬度有关（烟速不应超过设计值，在煤种给定的情况下应保证煤粉足够的细度，且要保证充分燃烧）。2）其他磨损：机械碰磨，吹灰器吹灰角度不当或卡涩。4.3裂纹缺陷处理需注意事项1）裂纹必须打磨彻底，补焊前进行渗透检验，确认无残余裂纹后用可挥发性溶剂对坡口进行预处理（对不锈钢特别重要）。补焊时应充分考虑采取防裂措施，对冷裂敏感性大的钢材需进行适当的预热处理，选择合适的焊接参数及焊接操作方法。根部打好冷却后进行渗透检验，确认未裂后用挥发性溶剂清

28、洗干净，再适当进行预热，焊接完成后再次进行渗透检验。2）在机组服役条件下，如确因条件所限，裂纹不可能打磨彻底。这种情况下采取应急处理措施必须满足下面两个条件：（1）保证补焊上去部分不裂；（2）保证焊补后有足够强度裕量服役到最近一次检修。为此，一方面原裂纹尽可能打磨干净，补焊前在裂纹端部打上止裂孔。补焊时应充分考虑采取防裂措施，对冷裂敏感性大的钢材需进行适当的预热处理，选择合适的焊接参数及焊接操作方法。根部打好冷却后先打磨掉12mm，而后进行渗透检验，确认未裂后用挥发性溶剂清洗干净，再适当进行预热，焊接完成后再次进行渗透检验。5.常用钢材适用范围及我厂300MW机组受监部件用钢情况简介：5.1常

29、用钢材适用范围：表一 管 材钢的种类钢号标准编号适用范围用途工作压力MPa壁温碳素钢10, 20GB3087受热面管子5.9450联箱、蒸汽管道425碳素钢20gGB5310受热面管子不限450联箱、蒸汽管道425合金钢15CrMoGB5310受热面管子不限560联箱、蒸汽管道55012Cr1MoVGB5310受热面管子不限580联箱、蒸汽管道56512Cr2MoWVTiB（钢102）GB5310受热面管子不限600SA213-T91受热面管子不限650SA213-TP347H受热面管子不限700注：钢号后面加“g”表示锅炉用钢表二 锻钢件钢的种类钢号标准编号适用范围用途工作压力MPa壁温碳素

30、钢10, 20GB699大型锻件、手孔盖、集箱端盖、法兰盘5.9425合金钢15CrMoGB3077大型锻件不限55012Cr1MoVGB3077大型锻件不限565表三 铸钢件钢的种类钢号标准编号使用范围工作压力MPa壁温碳素钢ZG200400GB56766.3425ZG230450GB5676不限425低合金钢ZG20CrMoJB2640不限510ZG20CrMoVJB2640不限540ZG15Cr1Mo1VJB2640不限5705.2 300MW机组常用钢材简介 1）20G(德国：St45.8/;美国：SA106B，SA178C，日本：SB42) 20G钢塑性、韧性及焊接等工艺性能均很好，

31、在机械制造行业中应用极广。钢材品种有钢管、钢板和型材。20G钢以正火态供应，其组织为铁素体和珠光体。用于受热面管使用温度不超过450，用于联箱及导汽管使用温度不超过425。我厂主要用于水冷壁管、省煤器管、包覆过热器管等。20G钢在高温长期运行过程中，会出现珠光体球化和石墨化现象。2） SA299(相当于19Mn6)SA299钢是属于C-Mn-Si系列的美国钢种。该钢具有良好的综合力学性能和各种冷热加工性能，焊接性能也比较好，但气割裂纹敏感性较大。我厂主要用在汽包和水冷壁下部环形集箱。 3）15CrMo（美：SA213T12/ SA213P12） 15CrMo钢是各国广泛使用的1Cr-1/2MO

32、型钢，在520还具有较高的持久强度，在此范围内有着良好的抗氧化性能。当温度超过550时，蠕变极限就显著降低。长期处在500550时，会产生碳化物球化现象，导致热强性降低。15CrMo钢具有良好的制管、焊接等工艺性能，主要用于蒸汽参数510的高、中压蒸汽导管，管壁温度小于550的过热器管及集汽联箱等。4） 10Cr2Mo(美:SA335P22,SA213T22,W10Cr2Mo;德国:10CrMo910)10Cr2Mo属于2.251Mo型钢，是国外一种比较成熟的得到广泛使用的低合金耐热钢。它具有良好的加工工艺性能和较好的焊接性能。对热处理不大敏感，能在大截面上得到均匀的性能，持久塑性好。该钢经过

33、长期大量的研究和使用，具有丰富的数据和运行经验，使用安全可靠性好。10CrMo910钢用于锅炉受热面管最高使用温度不超过590，用于主、再热蒸汽管道最高使用温度不超过560。在较高温度和长期应力的作用下，会出现碳化物析出现象。我厂300MW机组主蒸汽、热段管道用了SA335-P22材料。 5） 12Cr1MoV12Cr1MoV钢是国内高压、超高压、亚临界电站锅炉过热器、集箱和主蒸汽导管广泛采用的钢种。在580时仍具有高的热强性和抗氧化性能，还具有较高的持久塑性。它的化学成分简单，总合金含量在2%以下，生产工艺较简单，焊接性能良好，只要严格执行热处理工艺，就能得到满意的综合性能及热强性能。12C

34、r1MoV钢用于锅炉受热面管最高使用温度不超过580，用于主、再热蒸汽管道最高使用温度不超过560。12Cr1MoV钢在高温运行中组织将会发生变化，珠光体要球化，碳化物相也要变化，合金元素在同时和碳化物之间的分配也会发生变化，造成热强性下降。我厂锅炉受热面各级过热器、再热器都有12Cr1MoV钢。 6） 12Cr2MoWVTiB（钢102） 12Cr2MoWVTiB是低碳、低合金贝氏体型热强钢，是由我国自行研制的，具有良好的综合机械性能，其热强性和使用温度超过国外同类钢种。12Cr2MoWVTiB用于金属温度小于等于600的超高参数过热器管、再热器管，热处理后的组织为贝氏体。我厂锅炉受热面后屏

35、、末过、屏再、末再部分管段用了这一钢种。该钢对正火冷却速度比较敏感，并只有在获得完全贝氏体组织时，才能保证合格的性能。7）30Cr1Mo1V (美ASTM: A470Class8) 该钢具有较好的热强性和淬透性，综合性能良好，加工工艺性能较好，但焊接性能较差。该钢经调质处理，供货状态金相组织为回火贝氏体。我厂高中压转子使用这一材料。 要求脆性转变温度FATT小于等于121。 8） 30Cr2Ni4MoV该钢种是目前在大型机组中广泛采用的低压转子用钢，淬透性好，强度高。冶炼时采用真空技术除气，提高了钢的纯净度，使钢的室温冲击值明显提高，FATT明显下降。该钢经调质处理，供货状态金相组织为回火贝氏

36、体。该钢焊接性能较差。我厂低压转子、中间轴及发电机转子采用这一钢种。9）ZG15Cr1Mo该钢具有较好的热强性，其热强性能够满足540以下的工作条件。且有较好的塑性和韧性，铸造裂纹倾向低于Cr-Mo-V铸钢。通常采用正火、回火和去应力退火处理。我厂高中压内、外缸均采用这一钢种。10）ZG15Cr2Mo1该钢具有良好的综合性能和工艺性能，抗腐蚀性和抗高温氧化性能优于ZG15Cr1Mo，但焊接性能比ZG15Cr1Mo略差。常采用正火、回火和去应力退火处理。我厂主汽及调节阀，再热主汽及调节阀以及喷嘴室均采用这一钢种。11）10Cr9MoVNb(美国：SA213-T91，SA335-P91；德国：X1

37、0CrMoVNb91；日本住友金属株式会社：HCM95)SA213-T91/P91系马氏体高强耐热钢，具有良好的冲击性能和高温强度，在540-620的温度区间，有很高的蠕变和持久强度，在550左右的许用应力比SA335-T22/P22高出一倍。其加工性能如冶炼、热处理、弯曲，特别是焊接性能要比合金含量差不多的F12（X20CrMOV121）钢要好得多。这一钢种在我国引进型机组已得到越来越广泛的使用。我厂锅炉受热面如屏再、末再、分隔屏部分管圈使用了T91钢。用于受热面管最高使用温度可以达到650左右。 12）1Cr13和2Cr13（美：AISI403）1Cr13和2Cr13属于马氏体类不锈钢。是

38、目前应用最广泛的叶片钢。1Cr13和2Cr13的区别在于2Cr13的含碳量比1Cr13略高，因此其强度也比1Cr13高，但塑性韧性则略低，耐蚀性则稍比1Cr13差。1Cr13和2Cr13具有较好所得耐腐蚀性能、较高的韧性和冷变形能力。其减振性很好，广泛用于汽轮机叶片材料，按照它的热强性，可在540以下使用。我厂机组部分动叶片和所有的静叶片采用AISI403。13）2Cr12NiMo1W1V（美：C-422;日：SUH616）2Cr12NiMo1W1V是强化的12Cr型马氏体耐热不锈钢。该钢经调质处理，供货状态金相组织为均匀的回火马氏体。具有良好的综合性能，其缺口敏感性小，且具有良好的减振性和抗

39、松弛性，广泛用于550以下的汽轮机叶片、围带及工作温度不超过540的螺栓、阀杆等。我厂采用C-422钢。14）0Cr17Ni4Cu4Nb(日：SUS630)该钢属马氏体沉淀硬化不锈钢，其耐蚀性高、减振性好，易于调整强度级别，焊接工艺简便，尤其是抗腐蚀疲劳性能及抗水滴冲蚀性能优于12Cr钢，具有良好的综合力学性能。其固溶处理后的室温组织为马氏体，经400650时效进行沉淀硬化，以析出富铜的析出物达到强化目的。我厂低压缸末一、末二级动叶片采用这一钢种。 15） 1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti是在我国应用很广的奥氏体不锈钢。钢中由于含有钛，能形成稳定的碳化物（TiC），因而避免了Cr23C

40、6在晶界上析出而引起晶间腐蚀的可能。因此这种钢经固溶和稳定化处理后，可以避免晶间腐蚀倾向。主要用于施工中须经加热、焊接并在高温或腐蚀介质中工作的零部件。 16） 1Cr19Ni11Nb（美：SA231-TP347H） TP347H是用Nb稳定的奥氏体热强钢。具有良好的热强性及抗晶间腐蚀性能，焊接性能良好。这一钢种具有很好的耐腐蚀性和抗高温氧化性。我厂锅炉受热面后屏过热器部分管圈及分隔屏定位管使用了TP347H钢。用于受热面管最高使用温度可以达到700左右。 17） GH4145/SQGH4145/SQ是镍基高温合金钢，金相组织为奥氏体组织。现主要用于工作温度677以下的零件，如汽轮机高温螺栓、

41、汽封弹簧片、密封环等。GH4145/SQ是引进型300MW机组螺栓材料R26（美国材料牌号）的代用材料使用。540工作条件下有很高的抗拉强度，很好的抗松弛性和抗高温蠕变性能。这种材料是上海成套所与上海汽轮机厂合作，在以Inconel X -750（美国牌号）镍基材料基础上研究开发的新材料，从目前使用情况看，这种材料还很不成熟，出现早期断裂失效现象较普遍。 6.受监部件进货、保管、领用、检修更换等需注意的事项。6.1受监部件进货（非受监部件尽可能按受监部件要求执行）：1） 受监部件必须符合国家和部颁标准，必须按合格证和质量保证书进行验收，要求厂家提供材料钢号、化学成分、机械性能、热处理工艺等资料

42、。如部件有厂家带来的焊口（特别是一些阀门），则提供的合格证必须包括焊口检验报告。2） 受监部件应尽量从具有相当生产规模的厂家（如各大锅炉厂、汽轮机厂、电力修造厂等）进货，因这些厂家不仅加工的产品质量可靠，且对原材料进货质量控制、检验也较严。不过要特别留意其产品是不是由联营厂生产。3） 对批量进来的合金钢管验收应联系金属试验人员进行光谱抽样复核，确认材质的正确无误。4） 对有特殊性能要求的受监金属部件进货时，应联系设备点检员一起进行 验收。6.2备品备件、焊接材料管理1） 对受监管道钢材应分门别类堆放，做到堆放整齐、挂牌正确（必须标明钢材牌号、规格），挂牌采用印制白铁皮。管子两头按标准要求进行标

43、色，或用油漆印上钢号、规格。管子两头应用封口封严，防止受潮锈蚀。钢管如有油漆剥落应及时涂上，防止锈蚀。不锈钢应单独存放，严禁与碳钢混放。2） 焊接材料管理：焊条保管库应按标准要求保持一定的温度与湿度（温度大于5，湿度小于60%），并安装温、湿度自动记录仪，进行常年记录。焊接材料应分门别类堆放，做到放置整齐、挂牌正确（标明焊接材料牌号、规格及出厂年月）。过期和锈蚀失效的焊条要另外存放，作降级使用乃至报废处理。 3）对受监材料进行定期检查，并做好检查记录。6.3受监钢材、焊接材料的领用与受监部件更换应注意的事项受监钢材、焊接材料的领用必须严格遵守领用制度，多余材料应回收，回收时应标明材料、规格，并

44、放回原处。钢材焊条的烘干、领用、剩余焊条及焊条头的回收均应做好记录。如更换备件系合金钢则必须经光谱复核，确认与原材料一致方可使用。采用代用材料则必须经过金属监督专职审核，并经总工批准后，方可使用。7.常用的无损检验方法简介1）定义：无损检测（Nondestructive Testing）是对材料和结构件进行非破坏检验，即对其使用性能无影响的一种检测手段。无损检测是材料科学的一个分支，牵涉到材料和结构件的均匀性和使用可靠性。无损检测学科包括检测和测量。2）常用无损检测方法原理、检测对象及优缺点简要介绍：检验方法原理检测对象优点缺点射线检验（RT）使X或射线透照被检工件，射线在被检工件中传递并发生

45、能量衰减，用成像方法检查内部结构或缺陷。母材：裂纹、气孔、夹杂、分层、密度差等。焊缝：裂纹、气孔、夹杂、未熔合、未焊透、咬边等1. 用来检查内部缺陷。2. 直观反映缺陷。3. 用胶片记录。1. 工序多，成本高。2. 射线防护3. 废液处理超声波检验(UT)脉冲回波法超声脉冲直接透入被检件，超声回波和反射能指示出缺陷、界面或不连续的存在及位置母材：裂纹、气孔、夹杂、分层、金相结构和晶粒度。焊缝：裂纹、气孔、夹杂、未熔合、未焊透、咬边等1. 用来检查内部或表面缺陷。2. 面积性缺陷敏感。3. 工序少，成本低1.缺陷不直观，定性有困难。渗透检验（PT）覆盖于检验表面的渗透液渗入表面开口缺陷，清除表面

46、上的多余液体，再施加显像剂，利用毛细现象，将渗透液从缺陷中析出，污染粉层，从而将缺陷检出。裂纹、气孔、缝隙、折叠、脱胎等1. 工艺简单2. 缺陷直观1.仅适用表面已开口缺陷的检测。磁粉检验（MT）将被检区域磁化，施加磁粉使其覆盖整个表面区域，当任一处的表面或近表面缺陷导致磁场畸变而泄漏时，相应的畸变磁场便吸附积聚磁粉，从而将缺陷检出。裂纹、气孔、缝隙、夹杂物等1. 工艺简单2. 缺陷直观，灵敏度较高仅适用铁磁性材料的表面或近表面缺陷的检测。涡流检验（ET）涡流探伤利用电磁感应原理，当电导性材料管内穿过通以交流电的线圈时管表面或近表面缺陷部位的涡流场将发生变化，导致线圈的阻抗或感应电压产生变化，

47、从而将缺陷检出。裂纹、缝隙、坑点和夹杂物1.工艺简单，特别适用于热交换器内批量管材的检测。材料表面或近表面缺陷的检测。8 .简介电力建设施工验收规范（焊接篇）DL5007-921钢材及焊接材料1.1 焊条、焊丝的选用，应根据母材的化学成分、机械性能和焊接接头的抗裂性、碳扩散、焊前预热、焊后热处理以及使用条件等综和考虑。1.2 同种钢材焊接时，焊条（焊丝）的选用，一般应符合下列要求： 1）焊缝金属性能和化学成分与母材相当。 2）工艺性能良好、1.3 异种钢材焊接时，焊条（焊丝）的选用，一般应符合下列要求： 1）俩侧钢材均非奥氏体不锈钢时，可选用成分介于二者之间或合金含量低的一侧相配的焊条（焊丝）

48、。 2）两侧之一为奥氏体不锈钢时，可选用含镍量较高的不锈钢焊条（焊丝）。2 焊前准备2.1 焊口的位置应避开应力集中区且便于施焊及热处理，一般应符合下列要求：2.1.1 锅炉受热面管子焊口，其中心线距离管子弯曲起点或汽包、联箱外壁以及支吊架边缘至少70mm，两个对接焊口间距离不得小于150mm。2.1.2 管道对接焊口，其中心线距离管子弯曲起点不小于管子外径，且不小于100mm（焊接、锻制、铸造成型管件除外），距支吊架边缘至少50mm，两个对接焊口间距离不得小于管子直径，且不得少于150mm。2.1.3 管接头和仪表插座一般不可设置在焊缝或热影响区内。2.1.4 筒体的对接焊口，其中心线距离封头弯曲起点不小于壁厚加15mm，且不小于25mm和不大于50mm。2.1.5 带有纵向焊缝的筒体和封头，相邻两纵向焊缝的距离应大于壁厚的3倍，且不小于100mm。2.1.6 焊接管的管孔应尽量避免开在焊缝上，并避免管孔焊缝与相邻焊缝的热影响区相重合，如必须在焊缝上及附近开孔时，应满足以下条件： 1）管孔两侧大于孔径且不小于60mm范围内的焊缝应按表8.0.3的要求，经无损探伤检验合格。2）孔边不在焊缝缺陷