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摘要：文章對(duì)金屬材料的基本知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單闡述，并對(duì)電站鍋爐在金屬材料的選擇及其應(yīng)用方面進(jìn)行了探討、分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：電站鍋爐；金屬材料；選擇；使用

正文：

電站鍋爐是一種特殊設(shè)備，具有爆炸危險(xiǎn)性，受到國(guó)家的安全檢查管理。在選擇鍋爐的承壓部件金屬材料時(shí)，如果低材高用，也就是使用超過(guò)限度，爆管事故往往就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生；相反地，如果是高材低用，也就是使用限度降低了，同樣的也會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)發(fā)生，比如使用合金焊條來(lái)焊接鋼鐵或者在鋼鐵部位使用合金管，這些危險(xiǎn)性都非常大。材料失效都是在焊縫熱影響區(qū)發(fā)生的，并非是母材中的材料失效，材料產(chǎn)生失效的時(shí)間間隔，往往是焊縫熱影響區(qū)比母材失效時(shí)間間隔長(zhǎng)，甚至長(zhǎng)很多。對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)，其接頭在鋼制品結(jié)構(gòu)中，往往是比較薄弱的地方，如果是不同的鋼焊接的接頭，其性能比起同種鋼焊接的接頭來(lái)說(shuō)，更加薄弱。鍋爐在其金屬技術(shù)監(jiān)督規(guī)程以及安全監(jiān)察規(guī)程中，對(duì)于不同種鋼的焊接接頭，明文規(guī)定了對(duì)其的監(jiān)查以及監(jiān)督檢驗(yàn)，關(guān)注力度非常大。所以，如果一旦焊接過(guò)程中用錯(cuò)了鋼材，導(dǎo)致異種鋼焊接接頭，其潛在的爆炸危險(xiǎn)性也就大大增加了。電站鍋爐改造、檢修人員，一定要把握好鍋爐材料的選用，對(duì)金屬材料的一些基本知識(shí)一定要牢牢記住，有所了解中外在材料科學(xué)方面的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)不同種類的發(fā)電鍋爐來(lái)說(shuō)，在材料的選用方面也要有一些了解，這些都非常有益于切實(shí)工作。

1金屬材料簡(jiǎn)述

金屬材料學(xué)是一門(mén)試驗(yàn)應(yīng)用科學(xué)，要想對(duì)鍋爐的檢修質(zhì)量有所保障并不斷地提高，鍋爐檢修工作人員務(wù)必要了解金屬材料的一些基本知識(shí)。鋼鐵是一種黑色金屬，其基本元素是鐵，它是晶體物質(zhì)。決定鋼鐵性能的主要因素包括：組成鋼鐵的化學(xué)元素的含量、種類、微觀組織結(jié)構(gòu)（組織決定其性能）及其處理工藝，等。如果要使材料具備新的性能，可以對(duì)它進(jìn)行熱處理，改變其原來(lái)的組織結(jié)構(gòu)。

2電站鍋爐對(duì)金屬材料的選擇

鋼材中基本元素是鐵，還含有碳和少量錳、硅、硫、磷等元素，所以稱這種鋼為碳素鋼。如果需要鋼具有某些特定功能，就可以在碳素鋼的基礎(chǔ)上，摻加某些元素，比如鎘、鎳、鉬、釩、鎢、鈦、鵬、錳等金屬或非金屬元素，如此就構(gòu)成了合金鋼。把這些可以使鋼材具有特殊性能的元素，稱作為合金元素。其中硫、磷純粹是有害的雜質(zhì)，盡量少含有或不含有這些雜志。另外一些元素，都對(duì)鋼起著二重性的作用，如果含量在一定范圍內(nèi)，其作用或影響是積極的、正面的，如果含量超出這個(gè)范圍，其作用或影響則是不利的、負(fù)面的。鋼中元素組合以及它們的百分含量都是經(jīng)過(guò)理論驗(yàn)證以及長(zhǎng)久的生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)的，這個(gè)元素的合理組合及其限定范圍產(chǎn)生了鋼材標(biāo)準(zhǔn)。鋼材中每個(gè)元素的合理組合以及含量決定了它們對(duì)改采性能的影響結(jié)果。鋼中各個(gè)元素的含量，其實(shí)是一個(gè)含量范圍，是生產(chǎn)廠家給出的，其具體含量值，是通過(guò)化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)以及光譜分析實(shí)驗(yàn)得出的。

合格的材料化學(xué)元素檢驗(yàn)報(bào)告單給出的應(yīng)該是具體含量數(shù)值，而不是含量范圍。作為晶體物質(zhì)的鋼，其中C這個(gè)化學(xué)元素包括3種同素異構(gòu)體形式，它們是：石墨、金剛石以及無(wú)定形碳三種。它們之間在物理及其力學(xué)性能方面存在著非常大的差別。導(dǎo)致這么大差異的根本因素是金剛石以及石墨自身所具有的空間結(jié)構(gòu)，致使它們跟無(wú)定形碳的力學(xué)及其物理性能之間產(chǎn)生非常大的差別。鋼鐵中的晶體材料也是如此，這就證明了一點(diǎn)：晶體材料的性能不僅取決于其化學(xué)成分，還跟其化學(xué)成分之間的空間結(jié)構(gòu)，也就是晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)系。鋼水在凝固的過(guò)程中，鋼中的組成元素會(huì)形成晶格特異的的晶體形式，這就決定了金屬材料的特定力學(xué)性能及其物理性能，這種現(xiàn)象類似于碳的同素異構(gòu)體現(xiàn)象。它們的區(qū)別在于：不可能改變碳的同素異構(gòu)體的晶格類型，然而鋼中的晶格類型是可以通過(guò)熱處理工藝改變的，由此改變了其原組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)，它的性能就隨之改變。所用鋼材中最常用的微觀組織材料有珠光體、鐵素體、奧氏體、貝氏體以及馬氏體，等等，可以通過(guò)不一樣的熱處理來(lái)改變它們的晶體結(jié)構(gòu)，使其化學(xué)成分進(jìn)行重新分布，還能夠改善或者調(diào)整組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)，使材料的應(yīng)用性能得以保證甚至是提高。

3金屬材料在電站鍋爐中的使用情況

近些年來(lái)，多數(shù)電廠都徹底更換了鍋爐的高溫段材料，往往都是換成18Cr8Ni系的不銹鋼材料。因?yàn)椴蝗菀准庸ぃ姀S往往委托鍋爐制造廠來(lái)加工制作、更換。熱處理做的不好是最直接的問(wèn)題，往往是制成品的整體或者局部固溶熱處理的工藝不合理，尤其是局部。如今電廠的應(yīng)用條件下，這種不合理的熱處理致使鍋爐使用壽命降低。奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕現(xiàn)象，就是因?yàn)樘荚佑删Я?nèi)部遷移向晶界，而且跟晶間的Cr形成Cr23C6，因此晶間貧鉻現(xiàn)象發(fā)生。在400-800℃這個(gè)溫度范圍內(nèi)，奧氏不銹鋼體尤其容易發(fā)生貧鉻現(xiàn)象，這個(gè)溫度區(qū)域往往被稱作敏化區(qū)。故而奧氏鋼材在焊接過(guò)程中或者進(jìn)行其它熱處理時(shí)，在敏化區(qū)停留作業(yè)時(shí)間務(wù)必盡量短，比如，焊接過(guò)程中，應(yīng)用小線能量、盡量控制層間溫度等等。可以依據(jù)奧氏不銹鋼的使用條件，盡可能用鈍化處理、穩(wěn)定化處理、固溶處理等工藝來(lái)控制晶間腐蝕。氧化性酸氧化，可以使不銹鋼表面形成一層非常密實(shí)的氧化鎘保護(hù)層，這就是鈍化處理工藝。如此可以對(duì)鋼材的耐腐蝕性有所提高。奧氏體管在電站鍋爐中的應(yīng)用溫度為650-700℃，此溫度范圍稱作材料敏化區(qū)。對(duì)奧氏體不銹鋼材料進(jìn)行熱溶處理之后，在這個(gè)材料敏化區(qū)溫度范圍內(nèi)，仍然會(huì)出現(xiàn)碳遷移現(xiàn)象，從而發(fā)生晶間貧鉻，對(duì)不銹鋼材料的抗氧化性以及耐腐蝕性，都有很大的不良影響，如果對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定化處理，也就是固定晶粒內(nèi)的碳元素，就可以對(duì)材料的壽命以及使用性能起到很好的保證作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒剛.電站鍋爐金屬材料的選擇[J].電站鍋爐,2007(9):13-14.

[2]佟亞.電站鍋爐金屬材料的使用[J].鍋爐使用,2008(11):69.

作者：趙立朋；于明澤 單位：廣東電研鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心有限公司