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選擇與高溫流體接觸的材料時(shí),和選擇配管、法蘭、閥類等材料一樣,要以壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)(Pressure—temperature rating)為標(biāo)準(zhǔn)。
所謂壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)系指在各個(gè)公稱壓力下相應(yīng)的各種材料的流體的溫度變化以及流體溫度和該溫度下zui高使用壓力的關(guān)系,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的各種材料的壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)示于圖3.3。
如果從壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)考慮,大約在340℃以下的范圍內(nèi),合金鋼的壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)同碳鋼一樣。但是,超過(guò)此溫度后,溫度影響就顯著。
圖3.3日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中鋼材的壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)
此現(xiàn)象是與出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)的。隨著溫度上升,高溫下使用的金屬材料的強(qiáng)度,不論是拉伸強(qiáng)度和屈服點(diǎn)都急劇下降,流量計(jì)隨之出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象。溫度再高就造成蠕變破壞。因此,在使用溫度下材料的容許應(yīng)力的取法是重要的。當(dāng)然,用于計(jì)算強(qiáng)度的容許應(yīng)力,必須采用zui高使用溫度下的數(shù)值。鋼鐵材料的各個(gè)溫度下的容許拉伸應(yīng)力示于圖3.4。此圖是根據(jù)火力發(fā)電用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、將具有代表性的鋼材加以圖示化。該標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有表示出的鋼材,必須將以下幾點(diǎn)中的zui小值作為容許應(yīng)力使用。
1. 該溫度下的拉伸強(qiáng)度的1/4(=0.25)。
2. 該溫度下的屈服點(diǎn)的1/1.6(=0.625)。
3. 在1000個(gè)小時(shí)內(nèi),產(chǎn)生0.01%蠕變的應(yīng)力平均值。
4. 在100000個(gè)小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的裂斷應(yīng)力的zui小值r的0.8倍或平均值的0.6倍的值
1. 高溫用的材料必須考慮下述所要求的特性:
2. 高溫時(shí)的強(qiáng)度要好:關(guān)于用在zui高溫度下的條件,如上所述,拉伸應(yīng)力、蠕變和裂斷強(qiáng)度要在規(guī)定的壓力—溫度標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。
3. 耐氧化性、耐腐蝕性要好:高溫材料如果暴露在高溫氣體、高溫蒸汽中。其耐氧化性、耐腐蝕性要好,不能因氧化損耗和氫的浸透而產(chǎn)生脆性、不能因堿性的粒間浸透而產(chǎn)生堿脆性等腐蝕。
4. 高強(qiáng)時(shí)、金屬組織的穩(wěn)定性要高:如果它長(zhǎng)時(shí)間暴露在高溫中,要注意可能出現(xiàn)碳化物的球狀化和石墨化、析出和相變以及再結(jié)晶化等組織變化現(xiàn)象。碳鋼、鎳合金鋼等如果長(zhǎng)期暴露在4000℃溫度中,碳化物相要石墨化。同樣碳鉬、錳銘釩、錳鋼紙等合金鋼,如果長(zhǎng)時(shí)間暴露在468℃的溫度下,也要考慮碳化物相的石墨化問(wèn)題。
5. 加工性能要好,特別焊接性能要好
除上述之外,還應(yīng)考慮節(jié)流裝置各部分材料的匹配問(wèn)題。必須注意。由于溫度的不同,各種材料的熱膨脹也不同,如圖3.5所示.,由此圖可知,在溫度上升和下降的過(guò)程中,千萬(wàn)不要選擇存在膨脹系數(shù)差的材料進(jìn)行組合。
焊接
碳鋼、合金鋼含碳量越過(guò)0.35%以上時(shí),不得彩焊接結(jié)構(gòu)。這是由于焊接熱而產(chǎn)生驟熱、驟冷、淬火效應(yīng)顯著。由于焊接部分的收縮應(yīng)力,焊接處容易產(chǎn)生龜裂。因此,設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu)時(shí).必須加以注意。
不僅是焊接設(shè)計(jì)問(wèn)題,為了獲得具有可靠的焊接性能,必須有切實(shí)的焊接施工方法。另外,其焊接部分心須具有充分的強(qiáng)度。
例如:焊接式噴嘴是測(cè)量鍋爐過(guò)熱蒸氣流量的、有代表性的節(jié)流裝置,其配管口徑為150毫米(外徑)以上時(shí),必須根據(jù)火力發(fā)電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和電工物件標(biāo)準(zhǔn)的焊接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(根據(jù)日本通產(chǎn)省省令、公告等規(guī)定),向所轄管廳辦理申請(qǐng)手續(xù)后設(shè)計(jì)制作。
在這種情況下,焊接部分的施工要讓具有下述焊接技術(shù)的焊接技術(shù)人員進(jìn)行,才可以確保其可靠性和工作質(zhì)量。
1. 經(jīng)財(cái)團(tuán)法人火力發(fā)電協(xié)會(huì)考試合格的焊接技術(shù)員。
2. 符合鍋爐和壓力容器安全規(guī)則(日本勞動(dòng)?。┮?guī)定特殊接技術(shù)員和普通鍋爐焊接技術(shù)員以及符合鋼船結(jié)構(gòu)規(guī)定(日本通信省)的焊接技術(shù)員。
3. 根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—Z—3801,經(jīng)日本焊接協(xié)會(huì)(JWA)考試合格的技術(shù)員。
這些有資格的焊接技術(shù)員要每年檢查一次技術(shù)能力。
檢查焊接結(jié)果的好壞,可用非破壞性檢查法來(lái)進(jìn)行,用表3.I那樣的方法來(lái)確認(rèn)。在這種情況下,要事先明確采用哪種方法、檢查哪個(gè)部位、判定標(biāo)程如何。
在上述的火力發(fā)電用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)判定標(biāo)準(zhǔn)作了規(guī)定。
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