服役时间对1Cr5Mo钢制高温紧固螺母显微组织和力学性能的影响

针对某火电厂超临界机组汽轮机1Cr5Mo钢制紧固螺母服役后硬度大幅下降现象,在566℃下对1Cr5Mo钢制螺母进行时效试验(等效于服役),研究了时效时间对显微组织和力学性能的影响,并与566℃下服役约105 h螺母的组织和性能进行了对比。结果表明:在不高于566℃的条件下,1Cr5Mo钢制螺母显微组织转变缓慢,时效2880 h时的显微组织仍为马氏体和碳化物,但服役105 h时组织转变为回火索氏体;随着时效/服役时间的延长,碳化物由晶内向晶界处迁移富集,并发生明显粗化。组织的劣化导致螺母硬度、强度和冲击功降低。     

制氢转化炉管与法兰异种焊接接头的失效分析

应用光学显微镜、扫描电镜等手段,对奥氏体焊条焊接HK—40炉管和1Cr5Mo法兰的异种焊接接头在长期高温服役期间开裂泄漏的失效原因进行了分析,结果表明在长期高温服役中碳扩散迁移,在熔合区邻近1Cr5Mo钢母材侧形成脱碳层;其基体因贫碳软化,强度降低,加上1Cr5Mo钢和奥氏体焊缝金属的线膨胀系数有较大差异.高温下变形不协调,熔合区存在应力集中,导致在脱碳层这个薄弱部位萌生裂纹并沿其扩展,穿透内外壁,造成泄漏。     

长期高温服役后Cr9Mo炉管的寿命预测

近些年来，国内外对高温炉管常用的HK40、HP—Nb和CrSMo等材料已有颇多研究，但对Cr9Mo炉管材料，还依然集中在其焊接性能方面，而对该材料制成的炉管寿命预测方面的研究开展得较少。本文针对长期服役后的Cr9Mo材料进行了研究，并在此基础上，确定炉管材料的老化程度，根据炉管的载荷，预测炉管的剩余寿命。这些研究对CrgMo炉管的全周期寿命设计及高温性能预测具有指导意义。     

服役5年后乙烯裂解炉管的组织与性能研究

采用场发射扫描电子显微镜、维氏硬度计和高温持久试验机等对服役5年后25Cr35NiNb+微合金和35Cr45NiNb+微合金炉管的组织与性能进行了研究。结果表明:经过5年的高温服役,25Cr35NiNb+微合金炉管外壁时效区组织为G相(Ni_(16)Nb_6Si_7)和M23C6型碳化物,内壁渗碳区组织为颗粒状NbC和M_7C_3型碳化物;35Cr45NiNb+微合金炉管外壁时效区组织为G相和M_7C_3型碳化物,内壁渗碳区组织为颗粒状、块状NbC、G相和M7C3型碳化物。相较于外壁时效区,两种材料内壁渗碳区硬度值升高约10%~15%,内壁渗碳后的炉管材料高温持久性能显著下降。     

制氢转化炉管服役过程中组织性能研究

研究了制氢转化炉用25Cr35NiNb+微合金炉管服役过程中组织演变及其对性能的影响。采用场发射电子显微镜(FE-SEM)对炉管微观组织进行表征,并通过室温拉伸试验机和高温持久试验机对炉管的力学性能进行测试。结果表明,初期服役过程中,晶界骨架状碳化物粗化,向链状转变,NbC向G相(Ni_(16)Nb_6Si_7)转变,晶内析出二次碳化物。随着服役时间延长,二次碳化物在晶界聚集,晶界碳化物继续粗化至块状;炉管服役过程中抗拉强度和屈服强度逐渐降低,断后伸长率显著下降;服役8年的炉管,高温持久断裂时间较未服役炉管下降了约90%。     

长期服役后乙烯裂解炉管KHR 45A高温氧化现象研究

针对某公司服役30000 h后的乙烯裂解炉管KHR 45A高温氧化现象进行了试验研究。通过光学显微镜和扫描电镜分析了KHR 45A炉管内、外壁附近显微组织变化情况。结果表明:内、外壁附近均有氧化物、剥蚀区和碳化物区三个区域;内、外表层均有连续的Cr2O3层,亚表层SiO2呈树枝状沿晶界向炉管内部扩展,内、外壁附近剥蚀区分别约180μm和280μm;炉管材料内外壁氧化现象与Petkovic-Luton和Ramanarayan模型基本吻合,其内、外壁附近显微组织变化与该模型第Ⅲ阶段一致。     

乙烯裂解炉炉管渗碳损伤分析

为了解决乙烯裂解炉炉管在高温环境下工作造成的渗碳损伤问题,选用了服役时间3～7a的10根HP40裂解炉管进行解剖,采用显微组织和成分分析等手段,研究了炉管渗碳损伤和渗碳机理。结果表明：服役炉管内壁损伤程度较外壁严重;服役时间在5a以下的炉管,内壁渗层深度大于外壁,但相同深度渗层碳含量小于外壁;渗碳实际为氧化、渗碳交替发生的过程。     

高温炉管服役过程中的显微组织和硬度变化及其损伤评价

通过对比服役不同时间后HP40Nb炉管轴向截面不同位置与外表面打磨至一定深度处的组织和硬度变化,分析利用复膜金相技术与现场硬度测试来评估在役炉管损伤的可行性。结果表明:在高温下服役较长时间后,炉管轴向截面不同位置的组织,尤其是碳化物形貌差异较明显,甚至会因超温而出现孔洞,导致炉管发生早期失效;服役炉管轴向截面不同位置处的硬度差异较大,越靠近壁厚中心硬度越高,与组织变化规律相符;打磨炉管表面,测定一定深度处的硬度,当硬度持续稳定时,可用该深度处的组织来表征炉管大部分的组织,这验证了复膜金相技术和现场硬度测试用于评价服役HP40Nb炉管组织损伤的可行性。     

生物质锅炉炉管开裂失效分析

针对某燃烧生物质锅炉炉管长期服役开裂失效的情况,通过化学成分分析、力学性能测试、扫描电镜、能谱分析及金相组织分析的测试方法,对开裂炉管进行取样,分析了开裂失效的原因。结果表明,烟气冲刷腐蚀是炉管减薄的主要原因;同时烟气和锅炉间歇工作导致露点腐蚀,使管壁集聚了大量Cl-和S2-,加剧了对炉管的腐蚀;炉管长期服役时的局部过热导致组织老化,造成部分区域力学性能下降,也是炉管失效的一个原因;最终导致炉管开裂的原因是炉管爆破失效。     

焦化加热炉辐射炉管腐蚀失效分析

应用扫描电子显微镜、能谱分析以及X射线衍射仪对焦化加热炉辐射炉管的高温腐蚀产物外貌特征,腐蚀物成分以及物相进行了分析,结果表明,由于炉膛操作温度过高,且燃料中含硫,Cr5Mo炉管不但发生高温氧化腐蚀,还发生高温硫腐蚀,使加热炉辐射炉管破坏加巨,最终导致炉管失效,同时提出了预防措施。     

Cr5Mo钢在高温碳氢气氛下的尘化腐蚀试验研究

金属尘化是化工设备发生在高温碳氢环境下的一种灾难性腐蚀,通过试验研究加热炉管材料Cr5Mo在600℃、50％CO—H2-3％H2O气氛下的尘化腐蚀,通过热力学原理讨论了低合金材料在高温碳氢气氛下的尘化腐蚀条件,以称重法、微观形貌分析等结果分析了Cr5Mo钢的尘化腐蚀过程,从而得到了该材料在尘化腐蚀过程中的劣化规律。     

基于损伤力学的Cr25Ni35Nb炉管材料蠕变损伤有限元分析

基于修正的Kachanov—Rabotnov本构方程,编制了用于计算管单元的用户子程序,并且与ABAQUS有限元分析软件耦合。通过拟合不同温度和不同应力下的Cr25Ni35Nb钢炉管材料蠕变试验数据,得到了蠕变损伤力学本构方程中的材料参数,对炉管运行10万h后的蠕变损伤进行数值模拟,得到了整体损伤分布与最大损伤部位。     

Abrasion resistance of high Cr cast irons at an elevated temperature

A novel wear tester was employed to investigate the comparative abrasive stability of metallic materials at elevated temperatures. This tester consists of a symmetric π-shaped specimen holder that is rotated in a stainless steel tank filled with quartz sand, and an electrical furnace surrounds this tank to heat the abrasive sand. The test material and its comparative, of a size of 20 mm×20 mm×5 mm, were set in the respective branches of the holder. During the atmospheric condition experiment, only one 20 mm×20 mm face of each specimen was suffered with abrasion, while the other faces which were mounted in the holder were oxidized. Then the volume loss of the specimens can be accurately calculated with the aid of additional oxidation experiments, and by choosing the same comparative material the abrasive stability of different materials can be compared. A newly developed high Cr cast iron 4.5C–40Cr–8Ni–9Nb–5Mo was employed as the test alloy, while the comparative was the widely used 25Cr cast iron (Fe–25Cr–2.9C–0.5Ni–0.5Mo). The results show that, at the temperature of 925 K, the test alloy exhibited a superior abrasive stability to the 25Cr alloy; the average wear rate of the former was only about 36% of that of the latter.     

高温时效对25Cr35Ni-Nb合金碳化物的影响

25Cr35Ni-Nb合金被广泛用作乙烯裂解炉和制氢转化炉炉管材料,服役温度高达1050℃。将25Cr35Ni-Nb合金炉管在不同温度时效100 h,通过对不同温度显微组织的观察和维氏硬度测试,研究了不同温度时效后碳化物的变化规律。研究结果表明：随着时效温度的升高,晶界碳化物宽度不断增大,由原始铸态平均宽度1.5μm,增大到1200℃时效后的5.3μm;从900℃到1100℃,奥氏体晶内碳化物平均尺寸由1μm长大至2μm,然而,随着时效温度提高至1200℃,晶内碳化物平均尺寸下降至1.7μm。当时效温度从900℃增加为1100℃时,维氏硬度从173 HV10升高为192 HV10,1200℃时,维氏硬度为193 HV10。碳化物尺寸及维氏硬度与时效温度之间定量关系对炉管服役温度范围的确定提供了参考。     

34CrNi3Mo钢汽轮机叶轮的断裂分析

本文分析了叶轮裂纹产生的原因,认为与应力腐蚀有关。用大型CT试样测定了叶轮材料室温下的断裂韧度,并用小型三点弯曲试样测定了室温下和工作温度下的J (lc)。初步测定了应力腐蚀裂纹扩展速度da/dt。引用应力场叠加原理近似地估算了叶轮裂轮纹尖端的应力强度因子,从而算出了临介裂纹长度和剩余使用寿命。     

高温低周疲劳寿命评价准则的探讨

通过对4种不同缺口形式的2.5Cr1Mo钢材料圆柱形试件的高温低周疲劳行为的研究，用当量应变范围准则，当量塑性应变能准则和当量总应变能准则评价多维应力状态下的高温低周疲劳寿命。可见：用当量准则评价高温评价高温低周疲劳寿命是有实验和理论依据的，但仍需做进一步分析探讨。     

石油化工行业用锅炉炉管的剩余寿命预测

针对石油化工行业用的锅炉炉管所用的管材进行失效分析及寿命预测，利用主持久强度曲线方法进行综合分析，可较精确地预测锅炉炉管的剩余寿命和适当调整运行温度后的可运行时间，从而指导企业在保证安全前提下对材料充分利用。     

采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr5Mo钢焊接接头的高温性能

通过热处理实验、持久实验以及焊缝附近微区变形的测量 ,对采用镍基焊材和奥氏体不锈钢焊材焊接的Cr5Mo钢焊接接头的高温性能进行研究。试验表明在高温条件下 ,奥氏体A30 2 /Cr5Mo焊接接头很快就发生碳迁移 ,且碳迁移的程度随着时间的延长而加剧 ;而镍基Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头很难发生碳迁移。由于碳迁移的影响 ,在低应力的条件下 ,A30 2 /Cr5Mo焊接接头持久寿命大约只有Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头的 5 0 % ,且镍基焊接接头的断裂位置大多位于远离焊缝的母材上 ,而A30 2 /Cr5Mo焊接接头的断裂位置大都在脱碳层附近。通过对焊缝附近微小区域变形的测量 ,发生断裂的脱碳层区域较其他位置具有较大的蠕变变形以及较高的蠕变变形速率     

国产乙烯裂解炉管抽样检测状况

总结了两年多来中国石化炉管质量检测检验与评估中心对乙烯裂解炉管抽样检测的状况。对国产乙烯裂解炉141根离心铸造炉管、24根炉管焊接件以及27根静态铸造管件开展了化学成分、室温拉伸性能、高温持久性能试验和低倍组织酸蚀试验,给出了当前国产离心铸造炉管行业对杂质元素含量的控制情况、国产离心铸造炉管和静态铸造管件的室温拉伸性能与高温持久寿命状况,以及柱状晶与等轴晶比例。结果表明,当前国产乙烯裂解炉管合格率在80%~90%左右,炉管焊接件和静态铸造管件的高温持久寿命基本不合格,凸显出了国产乙烯裂解炉管行业存在的严峻问题。还就离心铸造炉管和管件杂质元素、新制造炉管性能与服役炉管失效模式的关系等问题开展了讨论。