金属技术监督讲座资料(3)

C．在超设计使用期，最迟不超过使用期的1.5倍时间内，结合大修一次或分批检查完，以后检查周期根据具体情况确定。

D．投运5万h后第一次检查，以后检查周期一般为两个大修周期。

E．投运10万h后第一次抽查205，若有异常应扩大检查范围，以后检查周期根据具体情况确定。

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F．投运10万h后进行无损探伤，以后检查周期一般为两个大修周期。

四、金属在高温长期运行过程中的变化

火力发电厂高温金属部件长期在高温和应力下运行，其金属材料会发生一系列与常温下工作的机械部件完全不同的变化。例如，高温高压蒸汽管道和过热器管经长期运行，会发生管径的增大和钢材强度降低等蠕变变形和相应的组织性质变化。因此主蒸汽管道或过热门器管在运行初期强度是够的，但随着运行时间的增加，会由于强度的降低而变得不够，严重时甚至会发生爆管事故。又如，高温高压螺栓在运行中，会发生初紧应力随时间的推移而减小，因此高温管道法兰螺栓或高压汽缸结合面螺栓在开始运行时初紧应力是够的，可以保证法兰不漏汽，但久而久之，汽密性不够了，法兰就会产生漏汽。再如，汽轮机叶片在高温运行中，不但要考虑高温强度，而且还必须考虑钢材的疲劳性能。汽轮机叶片在运行初期，其间隙是合理的，但由于高温和应力的长期作用，叶片会发生蠕变变形，间隙会变得不够，将影响汽轮机的安全运行等。假如我们对这些现象与变化规律不掌握，就无法保证发电机组金属部件的安全运行，也就无法保证电厂的安全经济运行。

金属在高温下长期运行过程中的主要变化有：

金属的蠕变、断裂和应力松驰；

金属在高温长期运行中发生的组织性质变化；

金属在高温下的氧化与腐蚀。

（一）金属的蠕变断裂和松弛

1．金属的蠕变

（1）金属的蠕变现象。金属在高温下，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，也会发生缓慢的但是连续的塑性变形，这种现象被称之为“蠕变现象”，所发生的变形称为“蠕变变形”（通常把管径方向的蠕变变形称之为“蠕变胀粗”或称“蠕胀”）。 对于碳素钢，大致在300～350℃才出现蠕变现象；对合金钢，大约在400℃以上会出现蠕变现象，并且随着合金成分不同，开始出现蠕变的温度也不同。

（2）金属的蠕变曲线。蠕变现象通常用画在“变形－时间”（ε—η）座标上的曲线来表示，这种曲线称为蠕变曲线。尽管不同的金属和合金在不同条件下所得的需变曲线不尽相同，但它们都有一定的共同特征，把这些共同特征表示出来的蠕变曲线就叫典型蠕变曲线。典型蠕变曲线如图7-9所示，它是描述在恒定温度、恒定拉力下金属的变形随时间的变化规律。典型蠕变曲线可以分为以下四个部分：

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1）瞬时伸长O′，它是在加上应力的瞬间发生的。假如外加应力超过金属在试验温度下的弹性极限，则这部分瞬时伸长中既包括弹性变形，又包括了塑性变形。

2）蠕变第一阶段（曲线O′A，即I）。这一阶段的蠕变是非稳定的蠕变阶段，它的特点是开始蠕变速度较大，但随着时间的推移，蠕变速度逐步减小，到A点，金属的蠕变速度达到该应力和温度下的最小值并开始过渡到蠕变的第二阶段。由于这一阶段蠕变有着减速的特点，因此也把蠕变第一阶段称不蠕变的减速阶段。

3）蠕变的第二阶段（曲线AB，即Ⅱ）。这一阶段的蠕变是稳定阶段的蠕变，它的特点是蠕变以固定的但是对于该应力和温度下是最小的蠕变速度进行，这就在蠕变曲线上表现为一具有一定倾斜角度的直线段。蠕变第二阶段又称为蠕变的等速阶段或恒速阶段。

4）蠕变的第三阶段（曲线BC，即Ⅲ），当蠕变进行到B点，随着时间的进行，蠕变以迅速增大的速度进行，这是一种失稳状态。直到C点发生断裂。至此整个蠕变过程即行告终。由于蠕变第三阶段有蠕变不断加速的特点，所以也被称为蠕变的加速阶段。

在试验条件下，做一条典型蠕变曲线可以只用几千小时，但是，在实际运行条件下，运行的工件，例如在额定参数下运行的主蒸汽管道，其整个蠕变过程（就是它的运行时间）是很长的，通常为十几年到几十年。而蠕变第三阶段的时间有可能约占整个过程的总时间的40％～50％。

通常，是把蠕变第二阶段的蠕变速度作为设计和使用高温部件（包括金属监督）的依据，并建立

第二阶段的蠕变速度与金属温度、应力的关系。即认为，在正常的使用条件下，高温金属部件的使用期限只能在蠕变第三阶段发生以前，为此总是把蠕变第二阶段终了时的蠕变变形量作为金属在使用时的极限变形量。但是考虑到蠕变第三阶段的时间与总的时间相比占的比例很大，因此，对于发电厂的某些高温部件，例如主蒸汽管道，认为只能使用到第二阶段终了的这一看法与实际情况是相差甚远的。

我国早期机组无论是中温中压或高温高压机组，其主蒸汽管设计寿命均为10万h，至60年代末70年代初，全国有许多机组在超周期服役，因此，70、80年代，部里指定西安热工院牵头组织了金属专业方面的力量对全国超么高压机组的主蒸汽管道选点，通过割管与现场普查，对管道寿命做了大量的鉴定分析工作，结果发现，正常运行工况下，管道的实际使用寿命与设计寿命相比有极大的富裕量。因此在大量试验的基础上，DL438－91《火力发电厂金属技术监督规程》对运行机组主蒸汽管道的金属检测周期与各阶段的检测内容作了较大的修改，对主蒸汽管道的寿命鉴定工作的时间已从10万h延长至20万h，甚至30万h，因为在正常情况下，高温金属部件的蠕变速度是相当缓慢的。

（3）金属的蠕变极限。为了说明金属材料在高温下抵抗蠕变变形的能力，引入蠕变极限概念。工程所用的蠕变极限称为条件蠕变极限。条件蠕变极限的含义是：条件蠕变极限是这样一个应力，

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在这个应力的作用下，金属在一定温度于规定时间内产生的规定的总的变开量或者引起的规定蠕变速度。

对火力发电厂的高温金属部件，条件蠕变极限作为以下具体规定：

1）在一定温度下，能使钢材产生1×107mm/（mm·h）的第二阶段蠕变速度的应力，就称为该－

温度下蠕变速度为1×107的蠕变极限。所用的符号为 。 －

2）在一定温度下，使钢材在105h工作时间内发生1％的总蠕变变形量的应力，就称为该温度下在105h内变形为1％的蠕变极限，所用的符号为 。

汽轮机的叶片、叶轮、隔板和汽缸等部件，在运行时不允许有较大的变形，因此有较严格的蠕变变形量要求，这些部件在强度计算时是以蠕变极限作为强度计算指标的。

（4）温度波动与复杂应力条件下对蠕变的影响。在设计发电机组高温金属部件时，是以在恒定温度下，在单向拉伸蠕变试验机上试验所得到的数据为依据的。但在实际运行工况下，常常会发生温度波动，金属部件也不只受拉力作用，还受到温度波动的影响，受力情况复杂。 与恒定的温度条件下相比，温度波动使金属蠕变极限降低。

主蒸汽管的内压试验要比单向拉伸蠕变试验更接近于实际运行情况，但试验曲线相似，差异较小，这有助于将单向拉伸力下的蠕变试验与主蒸汽管运行时产生的蠕相联系起来，对金属监督工作有着重要的意义。

2．金属的持久强度与蠕变断裂

（1）持久强度。蠕变试验仅仅是测定第二阶段的变形速度或蠕变的总变形量，还不能反映钢材在高温断裂时的强度和韧性，而持久强度不但能反映钢材在高温断裂时的抵抗能力，同时还能反映钢材在高温断裂时的塑性。试验表明：许多钢材和合多在短时 …… 此处隐藏：2792字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……