Super304H焊接工艺试验研究

本文介绍了Super304H同种钢、Super304H与SA-213TP347H及SA-213T91异种钢焊接性能试验，并通过试验确定较为合理的焊接及热处理规范。该钢用于我国超临界及超超临界锅炉机组具有很大的潜力。     

Super304H不锈钢锅炉管评述

日本研制开发的、用于超(超)临界锅炉机组的新型Super304H奥氏体不锈钢管,在650℃的抗氧化性优于目前常用的SA-213TP304H和SA-213TP347H,相同条件下的氧化腐蚀深度仅为SA-213TP304H的一半,为SA-213TP347H的67%.试验证明,其焊接接头力学性能符合蒸汽锅炉安全技术监察规程和ASME相应规范要求.对该负的性能及特点进行较为详尽地评述介绍.最后的综合分析认为:该钢种作为我国超(超)临界锅炉机组的过热器和再热器管子材料是合适的.     

T92/Super304H异种钢焊接接头微观组织和硬度研究

利用光学显微镜、扫描电镜、数字式显微硬度计和X-射线能谱分析仪等方法研究了T92/Super304H异种钢焊接接头的微观组织和硬度,分析了焊接接头的力学性能.结果 表明:焊接接头的Super304H热影响区具有粗大的等轴奥氏体晶粒,T92焊缝熔合区的奥氏体晶粒和板条马氏体尺寸细小;在焊接过程中,由于受到焊接热循环作用,焊接接头中T92热影响区的硬度值最高;在高应力载荷条件下,高温拉伸试样断裂位置发生在T92热影响区,断口为韧窝断裂,以塑性穿晶断裂为主.     

表面加工状态对Super 304H钢抗蒸汽氧化性能的影响

对6种不同表面加工状态(磨床粗磨、砂轮磨削、320号砂纸研磨、600号砂纸研磨、1200号砂纸研磨和抛光)的Super 304H钢在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为进行了研究,采用增重法对氧化1 200h后的试样单位表面上的质量变化进行了测量,采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对氧化膜表面和截面形貌、微观结构和元素分布进行了分析,并利用X射线衍射仪(XRD)对氧化膜物相进行了表征.结果表明:Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感;不同表面加工状态的Super 304H钢经氧化后,试样单位表面上的质量变化、表面氧化物形态以及横截面氧化物形态差异明显;形成的典型氧化膜分内、外2层,外层氧化膜主要为Fe3O4,内层氧化膜主要为含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3;随着材料表面粗糙度的增加和比表面应变层的形成,越容易形成具有保护性的富铬氧化膜,Super 304H钢的抗蒸汽氧化性能越好.     

超超临界锅炉用钢SUPER304H、TP347HFG和HR3C长期蠕变特性和微观组织研究

SUPER304H（18Cr-9Ni-3Cu—Nb—N，ASME CC2328）和TP347HFG（18Cr-12 Ni—Nb，ASME SA213）钢种，已经成功研制并用于制造高强度、高抗蒸汽氧化性能的钢管。SUPER304H在600℃最长蠕变时间为85，426小时和TP347HFG在700℃最长蠕变时间为55，858小时，这充分证明了其具有稳定的强度和微观组织，与其他传统的奥氏体不锈钢相比，即使在微观组织中发现含有很少量的σ相，但并没有观察到其它脆性相。HR3C（25Cr-20Ni—Nb—N，ASME CC2115）也已研制并用于具有高强度和高抗腐蚀性能的钢管。该钢管可应用于蒸汽温度为600℃左右的超超临界锅炉的易腐蚀部件。HR3C在700℃、69MPa的最长蠕变时间为88，362小时，这证明在600—800％它具有相当高的蠕变强度和稳定的微观组织。自1991年以来，这三种钢管已经作为过热器和再热器管安装在Eddystone三号超超临界炉上，而且经过长期服役后，割管取下进行微观组织研究。本文描述了这三种钢管的最新长时蠕变特性和长期时效后微观组织的变化。目前世界上已经将这_一种钢管作为标准材料成功用作新刊榴超临界锅炉的讨热器和再热器管。     

620℃汽轮机用CB2钢高温时效过程组织与析出相演变分析

为获得长时服役过程中CB2钢的组织演变规律和老化特征,研究了CB2钢在620℃高温时效过程中显微组织和析出相的演变行为。结果表明：CB2钢在高温时效过程中显微组织仍为回火马氏体,板条形态清晰、位错密度未见明显下降,组织稳定性良好,供货态中析出的M₂₃C₆碳化物大量弥散分布在马氏体板条边界、原奥氏体晶界,在时效过程中尺寸无明显增大,时效8000h后仍在200nm以内,这是CB2钢保持良好高温强度的重要原因。CB2钢高温时效过程中微观组织的变化主要表现为Laves相的析出和长大,它依附于M₂₃C₆碳化物优先形核析出并以吞噬机制长大,随时间延长颗粒尺寸呈线性增大、不断粗化,这是造成CB2钢时效脆化的重要原因。     

700℃先进超超临界汽轮机转子锻件用铁镍基合金的高温组织稳定性研究

对MN1合金和MN2合金进行了700℃和750℃时效处理和高温持久实验。结果表明:MN1合金在700℃下经时效处理后针状η相和γ″相均长大,Laves相析出,其组织稳定性差;当MNI合金的保温时间达到5 000 h或温度提高至750℃时,η相明显粗化,晶界和晶内均析出大量块状Laves相,导致其在700℃下高温持久性能较低;MN2合金在700℃下经时效处理后,细小的γ′相弥散析出于基体,晶界为短棒状η相,此组织在750℃下稳定性良好;MN2合金在700℃、10~5 h条件下的外推持久强度可达127 MPa,可作为700℃超超临界汽轮机转子的备选材料。     

原位自生颗粒增强BH135活塞材料的组织与高温力学性能研究

将KFB4、K2TiF6混合盐加入到BH135合金熔体中通过原位合成反应制备了TiB2颗粒增强BH135铝基复合材料。光学显微镜、扫描电子显微镜对材料的微观组织结构分析表明TiB2颗粒尺寸在200nm左右,其均匀分布与晶界及α-Al初晶内。高温拉伸试验表明复合材料在300？C的抗拉强度较基体合金提高了30%,其值为160MPa,且复合材料的断裂方式为韧性断裂。复合材料高温性能提高的机理在于原位自生纳米级颗粒的加入,提升了复合材料晶界及α-Al初晶的高温强度。     

T92钢管长时高温组织稳定性及性能研究

对国产T92钢管进行了650℃高温时效试验、蠕变断裂试验和组织研究.结果表明:经650℃高温时效和蠕变断裂试验后,3种现象同步发生,即位错密度下降、亚晶粒数量增加以及析出相的演变;M23C6型碳化物的迅速粗化长大以及Laves相的析出与粗化主要出现在3 000 h附近;在3 000 10 000 h时效过程中,M23C6型碳化物的长大速率并不明显,形态较稳定,这与Laves相从基体中析出并迅速粗化有关;经10 000 h时效后,T92钢管仍然保持稳定的马氏体板条形态,但蠕变断裂试验后,部分板条马氏体开始向等轴亚晶转变.     

HR3C钢内压蠕变试验后显微组织与力学性能试验研究

研究了HR3C钢管试样在不同内压蠕变试验时间下显微组织和力学性能的变化,分析了HR3C钢析出相对力学性能的影响.结果表明:内压蠕变试验后,HR3C钢管试样晶内和晶界上均析出弥散分布的NbCrN相,此外M23C6碳化物在晶界形成连续链状分布,并随着试验时间的延长发生聚集和粗化,M23C6碳化物在晶内析出弥散分布的方形颗粒,在孪晶界以长板状析出;弥散分布的NbCrN相和M23C6碳化物以及晶界连续分布的M23 C6碳化物产生弥散强化和晶界强化,导致内压蠕变试验后HR3C钢的强度和硬度均明显增大,随着试验时间的延长,不断聚集的M23C6碳化物弱化了晶界强化效果,使得HR3C钢抗拉强度略有下降;内压蠕变试验后,晶界连续分布的M23C6碳化物导致HR3C钢室温下冲击吸收功和断后伸长率明显减小.     

C-276合金焊接接头的高温力学性能

采用电子束焊接了镍基C-276合金棒,在500~650℃条件下进行了高温拉伸性能测试,并对焊接接头进行了600℃、300h的等温模拟试验及显微组织分析.结果表明:焊接接头的强度随测试温度的升高而逐渐降低,其屈服强度高于或者接近母材的屈服强度,但是最高断裂强度只达到母材的70%,延伸率也大大低于母材;经等温处理后,焊接接头600℃下的屈服强度和断裂强度均明显提高,延伸率略有改善;焊缝熔合区的显微硬度大于母材,且经等温处理后,熔合区的硬度更高;焊缝熔合区中形成的细小板条组织起到硬化作用;600℃等温处理过程中有沉淀相析出,起到沉淀强化的作用.     

长期服役再热器管T91钢的微观组织老化行为研究

针对国内某电厂350 MW亚临界机组长期服役12万h高温再热器T91钢管试样,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)等分析手段,研究了长期服役过程中T91钢的微观组织老化行为,并对T91钢的原始态和长期服役状态的组织和性能进行了对比。结果表明:长期服役12万h后T91钢中M_(23)C_6在晶界处发生聚集并长大,其颗粒尺寸从原始态的107.8 nm长大到123.8 nm。晶界处有新的Laves相析出并粗化,Mo元素不断从基体中脱溶,使得铁素体基体内Cr和Mo元素质量分数降低,固溶强化作用减弱。     

T91钢高温运行下碳化物粗化行为的研究

通过对实际电厂运行的T91钢进行金相观察、扫描电子显微镜(SEM)分析,从微观组织变化查看T91钢长期高温环境下的老化状况,同时对供货态的T91钢进行研究作为对比.在定量金相法的数据基础上,得到了T91钢扩散速度控制的长大动力学方程.结果表明:T91钢经过长时间服役后,碳化物颗粒在晶界处发生聚集,同时颗粒逐渐粗大,使得晶内碳化物数量减少,强化效果降低.     

P92钢高温持久强度试验后组织变化对性能的影响

采用扫描电镜和透射电镜对国产P92钢在600℃下经持久强度试验后的显微组织进行了观察,并研究了组织变化对性能的影响．结果表明：试验1429h前硬度下降主要是由于M23C6的粗化,而后由于大量Laves相析出产生的强化作用使硬度重新上升．当试验6063h后,Laves相粗化使强化效果减弱,硬度再次下降,此时MX仍然保持细小的尺寸,具有较好的强化效果．在整个持久试验过程中,板条马氏体的回复、再结晶导致的位错强化减弱,W、Mo从基体的脱溶导致的固溶强化减弱都对硬度下降起一定作用．     

T91钢运行过程中力学性能和微观组织的变化

对运行7．5万h的锅炉高温过热器T91钢管的力学性能和微观组织变化进行了试验研究。结果表明：与原始管相比，运行管的屈服强度明显下降；光学显微镜下原始管与运行管的微观金相组织无明显差异，但在透射电镜观察下，明显可见微观组织中亚晶粒粗化，位错密度降低，M23C6碳化物粗化和Laves相析出并粗化。图5表3参8