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電廠用耐磨、耐熱件
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作者:pmof93969
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發布時間: 2042天前
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20年來我國電力工業取得長足的進步，平均每年新增裝機容量超過10000MW, 2001年全國投產發電裝機17130MW，全國發電裝機容量達到338 000MW，全國發電量完成1 478×109 kW 0h，其中絕大部分為火力發電。2001年全國火力發電燃煤超過5×108t，產生灰渣約2×108t。將5×108t煤磨成煤粉，噴到鍋爐中燃燒掉，產生的2×108t灰渣要輸送出去，估計每年要消耗耐磨件、耐熱件約3× 105t左右。
中央經濟工作會議要求“推進壟斷行業改革，通過政企分開和企業重組，打破行業壟斷，形成適度競爭”。目前我國除有5個發電公司、2個電網公司和4個輔業公司外，還有和香港及國外公司合資或獨資建設的新電廠，并要求深化“廠網分家，競價上網”的改革。除煤炭外，耐磨件和耐熱件是火電廠的大宗消耗品，直接影響著發電成本。打破行業壟斷后，形成適度市場競爭，使得各電力公司及各個電廠要合理地、科學地使用價格適中、性能優良的耐磨件、耐熱件，以降低發電成本，增加上網銷售電價的市場競爭力。
國內生產耐磨件、耐熱件的生產廠家數以千計，其產品質量良蕎不齊。多年來耐磨件、耐熱件的國家標準不多，而電力行業就沒有標準，直至1997年電力部下達編制標準的計劃，于1999年8月經國家經貿委批準，兩項中國電力行業標準DL/T681 -1999《磨煤機耐磨件技術條件》和DL/T680-1999《耐磨管道技術條件》開始實施，使供應電廠的生產廠家有了生產標準，也給電廠提供了選材和驗收的依據。
1.燃煤電廠用耐磨件
1.1磨損工況簡介
(1)球磨機襯板和磨球。在球磨機旋轉時，磨球和煤被帶動，上部的磨球和煤拋落下來，磨球沖擊煤，使其破碎，白身和襯板也受到沖擊;磨機下部的磨球和煤，在旋 轉上升時出現相對滑動，而產生研磨作用。因而對磨球來說不僅要求其耐磨，而且在承受沖擊時，破碎率不可太高;對襯板來說，除要求其耐磨性要好之外，也要求其韌性要好，不得斷裂。
(2)中速磨磨輥和磨盤瓦。中速磨在運轉時，磨輥碾壓磨盤瓦上的煤，當煤中有石塊或鐵塊時，磨輥雖可跳過，但也受到沖擊。因而對磨輥和磨盤瓦要求其耐磨性好，也要有一定的沖擊韌性。
(3)風扇磨沖擊板和護甲。風扇磨在高速旋轉中，沖擊板把煤打碎，護甲把煤反彈回來，沖擊板繼續對其沖擊，直至粉碎。因而對沖擊板的要求，首先是韌性好，不可斷裂破碎，其次是耐磨性要好;對護甲來說，韌性的要求可稍低一些。
(4)煤粉和除灰管道。其磨損機理屬于沖刷磨損，當電廠正常運行和煤質一定的情況下，主要是沖擊角影響其使用壽命，彎頭磨損快，直管磨損慢;除灰管道還要能承受一定的壓力。
(5)灰漿泵和閥門過流配件。承受沖刷磨損和氣蝕，還有一定的腐蝕。
(6)其他設備配件。引風機葉片主要受到沖刷磨損;斗輪機的鏟斗，給煤機配件主要受到煤的切削和鑿削;碎渣機和撈渣機配件主要受到切削、鑿削，還有腐蝕。
1.2 耐磨材料
1.2.1合金元素對耐磨鑄鐵的作用
C:含量增加使白口鑄鐵中碳化物增加，而使其硬度增加，從而具有良好的耐磨性，但脆性也增加。如C含量高時，Si含量應低一些。
Si:含量在白口鑄鐵中一般不應過高，以免影響冷硬深度，生成珠光體，但在Mo,Ni, Mn, Cr有足夠含量時，Si含量增加可提高合金鑄鐵的Ms點，有利于提高馬氏體總量和硬度。
Mn和S:應一起考慮，他們單獨存在會增加冷硬深度，共同存在則相反，但一般S含量較少，所以過量的Mn可增加硬度，是因Ni可以細化組織，形成高硬度馬氏體一碳化物結構。但Mn量大于1.5%時，馬氏體鑄鐵強度、韌性下降，耐磨性也下降。
P:除在高磷鑄鐵中之外，其他鑄鐵P含量都應較低。
Cr:是形成碳化物元素，使白口鑄鐵硬度增加，耐磨性提高。
Ni:幾乎全部在奧氏體和它的轉變產物中，它促進石墨的形成，但在白口鑄鐵中，這種作用一般會被加入的Cr抵消。當Ni量在4.5%以下時，空冷即可獲得馬氏體組織。
Cu:可抑制珠光體的形成，還可增加白口鑄鐵的耐腐蝕性。
Mo:可有效地抑制珠光體的形成，可增加淬火深度，而對奧氏體沒有明顯地穩定作用，提高白口鑄鐵耐磨性。
V:是強力的碳化物形成元素，并可細化晶粒，增加鑄鐵的冷硬深度。
1.2.2合金元素對耐磨鋼的作用
C:含量增加可提高鋼的強度和硬度，當C的質量分數為0.6%時，馬氏體硬度達到最高值，增加C量可提高鋼的淬透性。在高錳鋼中與Mn配合，Mn/ C的質量分數為8-11時，使鋼具有加工硬化能力，提高耐磨性。
Mn:能大大提高鋼的淬透性，有助于提高正火的效果。在高錳鋼中，使鋼生成奧氏體而韌性提高，C配合使鋼具有加工硬化能力，而提高耐磨性。
Si:降低臨界冷卻速度，促使鋼生成馬氏體。在高錳鋼中降低鋼的耐磨性。
Cr:能提高鋼的淬透性，提高強度、硬度和耐磨性，但鉻鋼韌性差，回火脆性敏感。加入高錳鋼中可提高耐磨性。
Ni:可改善低溫韌性和提高淬透性，和Cr, Mo同時使用則效果更好。
Mo:可提高淬透性，Mo的質量分數為0.15%一0.3%時，可使鋼的回火脆性的敏感性降至最低。
V:可抑制鋼在熱處理時晶粒長大，V的質量分數在0 .05%以下時可提高鋼的淬透性。
Ti:可細化鋼的晶粒。
B:提高鋼的淬透性，比Cr,Ni, Mo都強得多。
2.燃煤電廠用耐熱件
耐熱鋼廣泛應用于冶金、電力、建材、航空等行業，如電廠鍋爐的火嘴，工作在1000℃左右的溫度下，受到煤粉的沖刷磨損，還有爐氣的腐蝕，要求長期使用不變形、耐磨損、抗氧化。
2.1耐熱鋼的性能要求
耐熱鋼的耐熱性能包括高溫抗氧化性和高溫力學性能。高溫抗氧化性用增重法來測定其氧化速度。高溫力學性能包括瞬時性能和持久性能，因持久性能測試成本高、時間長，所以一般僅測試高溫瞬時力學性能。
耐熱鋼的焊接性能十分重要，因許多耐熱件在現場是用焊接的方法進行裝配的，珠光體和馬氏體耐熱鋼焊接性能不好，而鐵素體和奧氏體耐熱鋼焊接性能很好。
2.2合金元素在耐熱鋼中的作用
C:擴大奧氏體區元素，可以強化基體，提高常溫強度，也可增加高溫強度，但其是碳化物形成元素，在高溫下長期使用會使固溶體中析出較多碳化物，造成固溶體中合金元素貧化，降低強化作用，碳化物周圍出現貧鉻現象，降低高溫抗氧化性，同時碳化物不斷聚集長大，降低抗蠕變能力，所以含C量不宜太高。
Cr:提高鋼的抗氧化性及耐蝕性，也起固溶強化作用。隨含Cr量的增加，抗氧化性也逐步提高，但當含Cr的質量分數 >24%時，抗氧化性的提高趨于平緩。當Cr的質量分數 >12%，抗電化學腐蝕能力有明顯提高。當Cr的質量分數=2%時，對鐵素體強化作用顯著，當Cr的質量分數=3%-10%時熱強性反而降低，當Cr的質量分數 >10%時，熱強性又有增加。
Ni:擴大奧氏體區，提高鋼的耐熱性及熱強性，當Ni達到一定含量時，可獲得奧氏體耐熱鋼。Ni可增加鋼的耐蝕性。當Ni和Cr配合使用時，可獲得更好的效果。
Si:可形成鈍化膜而提高抗氧化性，當Si的質量分數<2%時，減少氧化損失顯著。Si還可提高在硫氣氛中的抗蝕能力。Si可代替部分Cr。Si量高時使熱加工性能變差，一般Si的質量分數在2%左右。
Mn:擴大奧氏體區，可提高溶解碳的能力，避免碳化物的出現。Mn對熱強性和抗氧化性影響不大，但Mn含量過高時，有損于抗氧化性。
Mo:有顯著的固溶強化作用，提高抗蠕變能力，提高鋼的熱強性。
W:作用和Mo相似，但比Mo弱，和Mo配合使用效果好。
A1:與Cr, Si復合使用，在高溫下形成致密的鈍化膜而提高抗氧化性，但易使蠕變抗力降低，不利于熱強性。A1量過多，使鋼水流動性降低，夾雜物增加，造成韌性下降，一般A1量控制在3%以下。
V, Ti, Nb, Zr:是強烈形成碳化物元素，與鋼中的Cr, N化合，形成穩定的碳化物和氮化物，并彌散分布于基體中，可提高鋼的熱強性，同時使Cr, Mo, W不易形成碳化物，更多的進入基體，發揮固溶強化作用。Nb和Ti還可細化晶粒，提高耐蝕性，Ti還可提高抗氧化性。
N:擴大奧氏體區，N和Mn配合使用可代替部分Ni。 N可細化晶粒，增加高溫強度，但N含量高易形成氣孔和夾雜物，一般控制在0.3%以下。
RE:微量RE可提高鈍化膜的穩定性，因而可提高抗氧化性，同時可細化晶粒，凈化晶界，改善合金的組織和性能;增加抗蠕變能力和熱強性，但RE加入量應嚴格控制以免增加鋼中的夾雜物。
3.結束語
我國在耐磨、耐熱材料的科研方面具有國際先進水平，但在耐磨件、耐熱件的生產方面，因人才、管理、工藝等因素的影響，產品質量和國外產品尚有差距。過去每個省都有一家電力修造企業生產耐磨件，因管理體制和市場競爭力弱等原因，目前電力修造企業生產耐磨件、耐熱件的已不多。通過體制改革，各電廠紛紛在白己的三產企業生產耐磨件、耐熱件，但因缺乏技術人才、缺乏管理經驗，造成在生產工藝、產品質量、產品的技術含量方面都存在一些問題，有能力參與國內市場競爭的廠家更少。
中央經濟工作會議要求“推進壟斷行業改革，通過政企分開和企業重組，打破行業壟斷，形成適度競爭”。目前我國除有5個發電公司、2個電網公司和4個輔業公司外，還有和香港及國外公司合資或獨資建設的新電廠，并要求深化“廠網分家，競價上網”的改革。除煤炭外，耐磨件和耐熱件是火電廠的大宗消耗品，直接影響著發電成本。打破行業壟斷后，形成適度市場競爭，使得各電力公司及各個電廠要合理地、科學地使用價格適中、性能優良的耐磨件、耐熱件，以降低發電成本，增加上網銷售電價的市場競爭力。
國內生產耐磨件、耐熱件的生產廠家數以千計，其產品質量良蕎不齊。多年來耐磨件、耐熱件的國家標準不多，而電力行業就沒有標準，直至1997年電力部下達編制標準的計劃，于1999年8月經國家經貿委批準，兩項中國電力行業標準DL/T681 -1999《磨煤機耐磨件技術條件》和DL/T680-1999《耐磨管道技術條件》開始實施，使供應電廠的生產廠家有了生產標準，也給電廠提供了選材和驗收的依據。
1.燃煤電廠用耐磨件
1.1磨損工況簡介
(1)球磨機襯板和磨球。在球磨機旋轉時，磨球和煤被帶動，上部的磨球和煤拋落下來，磨球沖擊煤，使其破碎，白身和襯板也受到沖擊;磨機下部的磨球和煤，在旋 轉上升時出現相對滑動，而產生研磨作用。因而對磨球來說不僅要求其耐磨，而且在承受沖擊時，破碎率不可太高;對襯板來說，除要求其耐磨性要好之外，也要求其韌性要好，不得斷裂。
(2)中速磨磨輥和磨盤瓦。中速磨在運轉時，磨輥碾壓磨盤瓦上的煤，當煤中有石塊或鐵塊時，磨輥雖可跳過，但也受到沖擊。因而對磨輥和磨盤瓦要求其耐磨性好，也要有一定的沖擊韌性。
(3)風扇磨沖擊板和護甲。風扇磨在高速旋轉中，沖擊板把煤打碎，護甲把煤反彈回來，沖擊板繼續對其沖擊，直至粉碎。因而對沖擊板的要求，首先是韌性好，不可斷裂破碎，其次是耐磨性要好;對護甲來說，韌性的要求可稍低一些。
(4)煤粉和除灰管道。其磨損機理屬于沖刷磨損，當電廠正常運行和煤質一定的情況下，主要是沖擊角影響其使用壽命，彎頭磨損快，直管磨損慢;除灰管道還要能承受一定的壓力。
(5)灰漿泵和閥門過流配件。承受沖刷磨損和氣蝕，還有一定的腐蝕。
(6)其他設備配件。引風機葉片主要受到沖刷磨損;斗輪機的鏟斗，給煤機配件主要受到煤的切削和鑿削;碎渣機和撈渣機配件主要受到切削、鑿削，還有腐蝕。
1.2 耐磨材料
1.2.1合金元素對耐磨鑄鐵的作用
C:含量增加使白口鑄鐵中碳化物增加，而使其硬度增加，從而具有良好的耐磨性，但脆性也增加。如C含量高時，Si含量應低一些。
Si:含量在白口鑄鐵中一般不應過高，以免影響冷硬深度，生成珠光體，但在Mo,Ni, Mn, Cr有足夠含量時，Si含量增加可提高合金鑄鐵的Ms點，有利于提高馬氏體總量和硬度。
Mn和S:應一起考慮，他們單獨存在會增加冷硬深度，共同存在則相反，但一般S含量較少，所以過量的Mn可增加硬度，是因Ni可以細化組織，形成高硬度馬氏體一碳化物結構。但Mn量大于1.5%時，馬氏體鑄鐵強度、韌性下降，耐磨性也下降。
P:除在高磷鑄鐵中之外，其他鑄鐵P含量都應較低。
Cr:是形成碳化物元素，使白口鑄鐵硬度增加，耐磨性提高。
Ni:幾乎全部在奧氏體和它的轉變產物中，它促進石墨的形成，但在白口鑄鐵中，這種作用一般會被加入的Cr抵消。當Ni量在4.5%以下時，空冷即可獲得馬氏體組織。
Cu:可抑制珠光體的形成，還可增加白口鑄鐵的耐腐蝕性。
Mo:可有效地抑制珠光體的形成，可增加淬火深度，而對奧氏體沒有明顯地穩定作用，提高白口鑄鐵耐磨性。
V:是強力的碳化物形成元素，并可細化晶粒，增加鑄鐵的冷硬深度。
1.2.2合金元素對耐磨鋼的作用
C:含量增加可提高鋼的強度和硬度，當C的質量分數為0.6%時，馬氏體硬度達到最高值，增加C量可提高鋼的淬透性。在高錳鋼中與Mn配合，Mn/ C的質量分數為8-11時，使鋼具有加工硬化能力，提高耐磨性。
Mn:能大大提高鋼的淬透性，有助于提高正火的效果。在高錳鋼中，使鋼生成奧氏體而韌性提高，C配合使鋼具有加工硬化能力，而提高耐磨性。
Si:降低臨界冷卻速度，促使鋼生成馬氏體。在高錳鋼中降低鋼的耐磨性。
Cr:能提高鋼的淬透性，提高強度、硬度和耐磨性，但鉻鋼韌性差，回火脆性敏感。加入高錳鋼中可提高耐磨性。
Ni:可改善低溫韌性和提高淬透性，和Cr, Mo同時使用則效果更好。
Mo:可提高淬透性，Mo的質量分數為0.15%一0.3%時，可使鋼的回火脆性的敏感性降至最低。
V:可抑制鋼在熱處理時晶粒長大，V的質量分數在0 .05%以下時可提高鋼的淬透性。
Ti:可細化鋼的晶粒。
B:提高鋼的淬透性，比Cr,Ni, Mo都強得多。
2.燃煤電廠用耐熱件
耐熱鋼廣泛應用于冶金、電力、建材、航空等行業，如電廠鍋爐的火嘴，工作在1000℃左右的溫度下，受到煤粉的沖刷磨損，還有爐氣的腐蝕，要求長期使用不變形、耐磨損、抗氧化。
2.1耐熱鋼的性能要求
耐熱鋼的耐熱性能包括高溫抗氧化性和高溫力學性能。高溫抗氧化性用增重法來測定其氧化速度。高溫力學性能包括瞬時性能和持久性能，因持久性能測試成本高、時間長，所以一般僅測試高溫瞬時力學性能。
耐熱鋼的焊接性能十分重要，因許多耐熱件在現場是用焊接的方法進行裝配的，珠光體和馬氏體耐熱鋼焊接性能不好，而鐵素體和奧氏體耐熱鋼焊接性能很好。
2.2合金元素在耐熱鋼中的作用
C:擴大奧氏體區元素，可以強化基體，提高常溫強度，也可增加高溫強度，但其是碳化物形成元素，在高溫下長期使用會使固溶體中析出較多碳化物，造成固溶體中合金元素貧化，降低強化作用，碳化物周圍出現貧鉻現象，降低高溫抗氧化性，同時碳化物不斷聚集長大，降低抗蠕變能力，所以含C量不宜太高。
Cr:提高鋼的抗氧化性及耐蝕性，也起固溶強化作用。隨含Cr量的增加，抗氧化性也逐步提高，但當含Cr的質量分數 >24%時，抗氧化性的提高趨于平緩。當Cr的質量分數 >12%，抗電化學腐蝕能力有明顯提高。當Cr的質量分數=2%時，對鐵素體強化作用顯著，當Cr的質量分數=3%-10%時熱強性反而降低，當Cr的質量分數 >10%時，熱強性又有增加。
Ni:擴大奧氏體區，提高鋼的耐熱性及熱強性，當Ni達到一定含量時，可獲得奧氏體耐熱鋼。Ni可增加鋼的耐蝕性。當Ni和Cr配合使用時，可獲得更好的效果。
Si:可形成鈍化膜而提高抗氧化性，當Si的質量分數<2%時，減少氧化損失顯著。Si還可提高在硫氣氛中的抗蝕能力。Si可代替部分Cr。Si量高時使熱加工性能變差，一般Si的質量分數在2%左右。
Mn:擴大奧氏體區，可提高溶解碳的能力，避免碳化物的出現。Mn對熱強性和抗氧化性影響不大，但Mn含量過高時，有損于抗氧化性。
Mo:有顯著的固溶強化作用，提高抗蠕變能力，提高鋼的熱強性。
W:作用和Mo相似，但比Mo弱，和Mo配合使用效果好。
A1:與Cr, Si復合使用，在高溫下形成致密的鈍化膜而提高抗氧化性，但易使蠕變抗力降低，不利于熱強性。A1量過多，使鋼水流動性降低，夾雜物增加，造成韌性下降，一般A1量控制在3%以下。
V, Ti, Nb, Zr:是強烈形成碳化物元素，與鋼中的Cr, N化合，形成穩定的碳化物和氮化物，并彌散分布于基體中，可提高鋼的熱強性，同時使Cr, Mo, W不易形成碳化物，更多的進入基體，發揮固溶強化作用。Nb和Ti還可細化晶粒，提高耐蝕性，Ti還可提高抗氧化性。
N:擴大奧氏體區，N和Mn配合使用可代替部分Ni。 N可細化晶粒，增加高溫強度，但N含量高易形成氣孔和夾雜物，一般控制在0.3%以下。
RE:微量RE可提高鈍化膜的穩定性，因而可提高抗氧化性，同時可細化晶粒，凈化晶界，改善合金的組織和性能;增加抗蠕變能力和熱強性，但RE加入量應嚴格控制以免增加鋼中的夾雜物。
3.結束語
我國在耐磨、耐熱材料的科研方面具有國際先進水平，但在耐磨件、耐熱件的生產方面，因人才、管理、工藝等因素的影響，產品質量和國外產品尚有差距。過去每個省都有一家電力修造企業生產耐磨件，因管理體制和市場競爭力弱等原因，目前電力修造企業生產耐磨件、耐熱件的已不多。通過體制改革，各電廠紛紛在白己的三產企業生產耐磨件、耐熱件，但因缺乏技術人才、缺乏管理經驗，造成在生產工藝、產品質量、產品的技術含量方面都存在一些問題，有能力參與國內市場競爭的廠家更少。
