大型火力发电机组高温螺栓的现场理化检验分析

马天文

摘 要：作者站在现场监督检测的层面上具体的阐述了当前火力发电机常见高温螺栓钢种的理化检验内容，对25cr2MoV钢、2crl2NiM01w1V钢、20crlM01VNbTiB、R26（Ni-Cr-co合金）型合金、GH4145型合金等高温螺栓的金相组织进行了对比分析，同时结合一些典型的高温螺栓失效原因展开分析讨论，希望能为大型火力发电机组的高温螺栓现场理化检验提供一些参考。

关键词：火力发电；高温螺栓；理化检验；金相组织

引言

当前我们国家的火力发电装置普遍使用高温螺栓，像是汽缸或是管线法兰等处要想固定好，都要使用与之对应的能够抵抗较高温度的螺栓。因为此类螺栓的工作背景是应力松弛状态，所以，它在运行的时候必然要承担拉应力，特别时候还会有弯应力存在，所以，要想实现稳定的效益，就要保证螺栓材料的品质良好，具体来讲就是说材料应该有强大的应对松弛的性能以及应对弯曲的性能，除此之外，还要有很好的持久性以及抗高温特点，同时还应具有良好的热加工、机械加工性能，此外其微观组织稳定性要好，热脆性倾向要小。不过通过分析我们发现，目前运行的这些螺栓中并非时刻都能够稳定运行，失效现象时常出现。当前时期，相关工作者的主要工作任务就是研究怎样才能够确保高温螺栓运行稳定。

DL，r438-2009、DL，r439-2006的标准规定，通常在检修场地之内，那些直径尺寸超过32mm、温度高于400℃的高温螺栓都要接受超声测试，不过并不是所有的测试都可以发现像是裂缝之类的问题，所以我们就要在场地之中开展理化检测，尤其是在进行大修的时候，如果条件允许的话，都要开展综合化的理化检测活动，只有这样才能够确保机组的运行稳定。虽说电力领域对于此类零件的检验标准非常高，不过在具体的工作中不管是建设方亦或是发电单位自身，都没有高度关注此类检验工作，仅将重点放到了螺栓材料的质量检测上面。不过通过分析我们发现，因为螺栓的类型繁多，尺寸不一，加之材料的类型也不一样，所以场地的理化检测工作无法切实按照相关规定来落实，工作者在开展的时候面对的难题非常多。作者具体的站在场地的监督检测的层面上对此加以分析，而且结合螺栓常见的失效现象进行了具体的论述，仅此希望能为大型火力发电机组的高温螺栓现场理化检验提供一些参考。

1 铁基高温螺栓

铁基高温螺栓是最常见的耐高温螺栓，可合金成份分为碳钢螺栓、低合金钢螺栓、合金钢螺栓、高合金钢螺栓等。按金相组织划分，又有回火索氏体、回火马氏体等耐高温螺栓。铁基高温螺栓在机组长期的高温运行中，内部可能会产生蠕变、疲劳等缓慢的性能下降现象。25Cr2Mov钢螺栓广泛应用在低压内缸、管道法兰等部位连接处，25cr2MoV钢种本身属于珠光体耐热钢，制成的高温螺栓的供货状态为调质处理，微观组织为回火索氏体，这种螺栓的硬度控制标准为HB248～293，与这种螺栓类似的常见高温螺栓钢种还有20CrlM01V、25Cr2MolV、35CrMo等。对于长期使用的这类螺栓，现场硬度检验时如果大批量地发现硬度高于标准范围较多的，对该批螺栓应重点进行金相检验，此时容易在原奥氏体晶界上出现网状的碳化物析出。

2crl2NiM01w1V钢螺栓的微观组织是典型的回火马氏体，此类物质的特点是强度非常高，而且可以很好的应对腐蚀问题，它还被用到叶片之中。当我们开展金相测试工作的时候，具体分析板条马氏体位相特征是否明显，有没有蠕变孔隙存在，特别是硬度较高的时候更要高度关注，它执行的标准是HB291～321。通过具体的检验工作，我们得知此类螺栓的硬度不是很高，而且它的金相组织存在着非常显著的马氏体特点，因此要想确保机组运行稳定，此时就要抽取一些螺栓具体检测它们的力学特点以及拉伸特征等等。与这种马氏体型高强度螺栓类似的常见高温螺栓钢种还有2Crl2WMoVNb

B、2CrlOMoVNbN等，均属于改良型12%C钢。

2 镍基高温螺栓

由于当前的机组开始朝着超临界方向发展，因此有着强大的抗蠕变特点的镍基物质开始被大量的使用，如GH80A、InconeLAUov 783、GH4145、R26、GH4169等镍基高温螺栓已经广泛应用在汽轮机高温部件中。R26型高温螺栓主要用于工作温度在677℃以下的高中压内缸，这种螺栓的硬度控制标准为HB262-331。为均匀的单向奥氏体组织，因此该材料具有很高的抗蠕变和抗氧化能力。在具体的开展场地测试工作的时候，假如发现其硬度较高的话，就要认真分析其是不是有细小的裂缝存在，高合金的钢材容易产生应力腐蚀裂纹，导致沿晶脆性断裂。GH4145合金型高温螺栓是我国自行研发的钢种，如今有很多机组都使用此类材料，不过最近几年，此类螺栓时常出现断裂现象。

原本设计是用于制造工作温度在670℃以下的高温螺栓。GH4145典型的现场金相组织为单相奥氏体组织，本人在检测的时候时常遇到粗晶，组织里面有非常大的晶体，在别的资料里面也有此类论述。从近年来发生的GH4145镍基合金螺栓断裂事故统计分析可以看出，由组织不均匀性引起的断裂失效占了很大比例，巨大晶粒组织的存在直接导致高温韧塑性的异常，所以在检测的时候必须要高度关注此类问题。

3 结束语

通过分析我们得知，对于火力发电设备来讲，由于它的高温螺栓的总数非常多，而且它们的尺寸以及材料的特性等不是完全一样的，所以为了抱枕设备的运行稳定，我们就要认真分析此螺栓的具体服役情况，也就是说，要认真开展理化检测工作。作为场地的监督工作者，在实际开展工作的时候，可以借助综合化的硬度以及金相测试活动，分析其性能变化特点，然后提出合理的建议，这样就能够降低问题发生几率，确保生产工作顺利开展。

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