高温服役后TP347HFG钢的组织与性能

利用金相显微镜、SEM、EDS和万能试验机分析了过热器管TP347HFG钢高温运行1.2×10⁴ h和7.5×10⁴ h后的组织与性能。结果表明,高温服役1.2×10⁴ h和7.5×10⁴ h后,TP347HFG钢仍保持明显的孪晶特征,析出的NbC有利于保持材料的组织稳定性。TP347HFG钢高温服役后力学性能能够保持稳定,随服役时间增加,强度增加而塑性变化不大。     

P91钢管道异常低硬度部位的组织和性能

对电厂运行过程中发现的P91钢主蒸汽管道的低硬度部位进行了微观组织观察、短时力学性能试验和高温持久强度试验,分析了其硬度偏低的原因。结果表明,低硬度区域P91钢组织为铁素体+析出物,位错密度较低,M₂₃C₆相在晶界处粗化聚集,同时析出新相Laves相,使得P91钢的短时力学性能和高温持久强度下降严重。     

高温服役50 000 h脆化HR3C钢的持久寿命分析

通过室温拉伸试验、高温短时拉伸试验、高温冲击试验、高温持久性能试验、显微组织观察和能谱分析研究了服役50 000 h的HR3C钢的组织和性能。结果表明:服役50 000 h的HR3C钢在室温下明显脆化,塑性大幅下降,但强度和硬度仍符合标准要求;665 ℃高温下的韧性和塑性较室温时有显著提升,高温强度也满足标准要求;晶界和晶内析出大量第二相,晶界处聚集分布的块状M₂₃C₆相是导致HR3C钢脆化的主要因素,晶内析出的NbCrN相则可以产生弥散强化效应;665 ℃高温下持久强度仅比标准推荐值降低10%,以末级过热器管为例,估算脆化HR3C钢的剩余寿命仍超过100 000 h。     

高温过热器T91钢管爆管原因分析

开展宏观检查、力学性能试验、硬度试验和金相检验,研究了某电厂350 MW亚临界机组T91高温过热器管服役120000 h发生爆管的原因。结果表明:爆口呈喇叭状,边缘锋利,具有典型的塑性变形特征。爆口组织严重老化、力学性能均接近或低于标准要求以及氧化皮堆积等导致管壁在高温下运行时承受的应力超过了其屈服极限,造成短时超温爆管。     

低硬度P91钢现场安全性评价及更换技术

在役火电机组主汽、热段系统存在大量低硬度P91管道,P91钢的高温持久强度随硬度下降呈下降趋势,160 HB硬度P91在540℃下的屈服强度和抗拉强度分别下降了57%和33%,外推1×10⁵ h的持久强度相较推荐值降低一半,低硬度P91管道存在较大的运行风险,需要进行寿命评估或更换处理。对于已经处于硬度下限的P91钢管道进行焊接和热处理时,控制其硬度下降量是关键。文中对某电厂低硬度P91主气管道进行硬度检测与校核、剩余寿命计算及更换处理等全流程的试验研究。结果表明,当现场检验P91钢里氏硬度值低于160 HB时,建议采用便携式链式布氏硬度计进行校核,较为准确;采购新的P91管道硬度建议在200～230 HB之间,为焊接和焊后热处理留下余量;通过对热处理设备控温仪表进行校准,焊后热处理工艺参数进行优化调整等措施,可将P91焊缝近缝区母材硬度下降量控制在10 HB以内,为火电机组低硬度P91钢管道的综合处理提供技术参考。     

深度调峰机组TP347H高温过热器管的超温老化

在某630 MW超临界机组深度调峰运行中，TP347H高温过热器管发生局部超温，对机组运行产生严重影响。采用显微组织观察和室温拉伸性能测试，结合温度及应力分布的有限元数值模拟，开展了正常运行与超温运行下TP347H高温过热器管的老化评估。结果表明：深度调峰情况下的传热恶化可能造成过热器管超温，管壁最大热应力甚至可能超过TP347H钢管的屈服强度。TP347H高温过热器管频繁超温和高的热应力作用导致服役态TP347H钢管中析出更多的MX和M₂₃C₆第二相，尤其是M₂₃C₆相颗粒在奥氏体晶界的聚集长大，加剧组织老化。在拉伸过程中，裂纹首先在超温运行管样的奥氏体晶界萌生与扩展，再发生穿晶断裂，奥氏体晶界、晶内存在严重的不均匀变形，从而导致其室温拉伸性能，特别是塑性，显著降低。     

P91管接头重复回火后的显微硬度与力学性能

对经焊接、焊后热处理的P91无缝管接头分别进行1~4次回火处理,利用化学成分分析、常温和高温拉伸试验、显微硬度及金相试验等,研究了回火次数对焊接区域力学性能及显微组织的影响,并探索焊接区域在不同热处理次数下显微硬度与常温及高温力学性能的对应关系。结果表明,P91管焊接区域在多次回火热处理后,其显微组织为回火索氏体,但析出碳化物有增多的趋势;参比样的显微硬度与室温抗拉强度相关系数最大,即3.69,而回火一次后,试样的显微硬度与高温抗拉强度间相关系数达到最大值,即1.48。     

HR3C钢服役50000h后的组织与性能

对高温服役50000h的超超临界机组再热器管道用HR3C钢管采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、显微硬度计和拉伸测试仪等方法分别进行了组织与力学性能的观察和测试。结果表明,服役后的HR3C钢基体组织为奥氏体晶粒和孪晶组织,存在大量的析出相,主要为M_(23)C_6、NbCrN以及少量的M6C相,并未检测到σ相。服役管的显微硬度和抗拉强度对比供货态管均有提升,但伸长率急剧下降,其断口形貌显示为典型的沿晶断裂特征。采用双环电化学动电位再活化法(DL-EPR)检测服役后的HR3C钢晶间腐蚀敏感性,结果显示服役50000h的HR3C钢管试样存在晶间腐蚀的倾向。     

P91钢管长时间服役后的组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜及透射电镜对571℃、24.5 MPa条件下服役40 000 h的主蒸汽P91钢管道弯管段和直管段的组织进行了观察,并测试了其力学性能。结果表明,弯管段的硬度、拉伸强度较直管段严重偏低;组织对比发现,弯管段的马氏体组织较直管段发生严重的板条宽化,而且碳化物和亚晶粗化长大,位错密度降低,马氏体转变成铁素体。分析认为,热处理工艺不当导致弯管段出现块状铁素体是导致P91钢管弯管段长期服役后硬度和强度偏低的主要原因。     

长期服役后新型马氏体耐热钢焊接接头的组织及性能

采用拉伸试验、冲击试验和硬度测试方法,并结合金相显微组织和扫描电子显微镜观察,研究了服役时间累计近10万h的SA335-P92钢焊接接头的力学性能和微观组织。结果表明：P92焊接接头经10万h高温服役后性能劣化明显,接头塑性和冲击韧性明显下降,焊缝金属出现严重的脆化。焊缝金属平行分布的粗大板条结构和较高的晶界密度导致其性能严重下降。     

大口径P91无缝钢管低温形变退火

研究推制式生产和低温形变退火的大口径P91无缝热扩钢管的显微组织、晶粒度、非金属夹杂物和室温力学性能,并与原管和热扩后经正火+回火处理的热处理钢管进行对比。结果表明,推制式低温形变退火生产的热扩钢管显微组织为回火马氏体,晶粒度6级,纵向和横向屈服强度、抗拉强度、伸长率、布氏硬度分别达到565、740 MPa,25%,220 HB和540、730 MPa,24%,218 HB。P91无缝钢管在低温形变退火后,屈服强度、抗拉强度、硬度略微下降,显微组织、晶粒度和非金属夹杂物与低温形变退火前保持一致,符合ASTM A335标准对P91和GB 5310—2008标准对10Cr9Mo1VNbN的要求。     

高温时效对P91钢组织及硬度的影响

对P91钢进行了650 ℃×2935 h的时效试验,测试了时效过程中的硬度变化,并分析了显微组织变化对硬度的影响。结果表明,在时效前期,由于M₂₃C₆的析出,导致硬度略有上升。在后续的时效中,M₂₃C₆发生熟化,数量密度降低;同时,亚晶缓慢长大,位错密度略微降低,使P91钢的硬度缓慢下降。根据时效过程中的组织和硬度变化,可以预测P91钢在不超过600 ℃的条件下服役时,有较好的组织和性能稳定性。     

应变速率对低C高Mn TRIP/TWIP钢组织演变和力学行为的影响

研究了Fe-18Mn低C高Mn TRIP/TWIP钢在应变速率范围为1.67×10^-4-10³s^-1的室温拉伸实验过程中力学性能和组织的变化.在准静态拉伸应变速率范围内(1.67×10^-4-1.67×10^-1s^-1),应变速率对高Mn TRIP/TWIP钢的抗拉强度产生逆效应,随着应变速率的加快,抗拉强度和延伸率都降低;而在动态拉伸应变速率范围内(10¹-10³s^-1),应变速率对高Mn TRIP/TWIP钢的延伸率产生逆效应,抗拉强度和延伸率都随着应变速率的加快而增加;在应变速率为10³s^-1时,高Mn TRIP/TWIP钢抗拉强度可达到957 MPa,延伸率达到55.8%,具有较好的综合力学性能;随着应变速率的提高,马氏体转变量减少,孪生变形向多个方向发展.采用SEM,TEM和XRD等方法对变形前后的组织进行了分析,在所有应变速率范围内的拉伸变形过程中都产生了奥氏体向马氏体转变和形变孪晶,并且在应变速率为10³s^-1的高速拉伸过程中产生绝热温升效应,使得基体软化.     

时效时间对T91钢显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸和硬度试验等研究了T91钢管在680℃时效不同时间(0、240、480、720、1200、1680和2160 h)后的显微组织和力学性能。结果表明,T91钢管在680℃时效前后的显微组织均为回火马氏体,随着时效时间的增加,显微组织的晶界越来越明显,晶粒逐渐变粗。随着时效时间的增加,T91钢的硬度缓慢降低,强度(下屈服和抗拉强度)出现先降低、再升高、后又降低、最后呈缓慢降低趋势,塑性(伸长率)出现先增加、后降低、最后缓慢降低的过程,拉伸断口由微孔聚集型断裂转变为准解理断裂。     

冷轧和时效过程中1RK91不锈钢的组织与性能演变

利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、维氏硬度计、万能材料试验机等研究了1RK91不锈钢冷轧过程中应变诱发马氏体组织转变及时效工艺对材料力学性能的影响。结果表明:1RK91不锈钢冷轧过程中发生应变诱发马氏体相变,应变诱发马氏体的形核取决于冷轧中位错的增殖与运动,受变形温度影响。材料的强度和位错密度随冷轧变形量的增大而增大,固溶和75%冷轧后抗拉强度分别为903 MPa和1195 MPa,位错密度分别为5.75×10¹⁰ cm^-2和8.84×10¹⁰ cm^-2,计算得到该钢的冷加工强化系数为3.89 MPa/%。常规时效下,固溶和75%变形量的峰值硬度分别为499 HV0.2和610 HV0.2,分级时效后峰值硬度分别为513 HV0.2和639 HV0.2。随变形量的增大,常规时效处理材料峰值硬度增加,达到峰值硬度的温度降低,总体上分级时效处理后具有更高的峰值硬度和更好的抗过时效能力。     

焊后热处理对TP310HCbN耐热钢性能的影响

对TP310HCbN奥氏体耐热钢进行了 3种模拟的焊后热处理,即分别在715℃加热0.5 h、755℃加热0.5 h和755℃加热1.5 h后炉冷到400℃以下空冷,以及焊后热处理后再分别于650℃时效1×103 h、3×103 h、6×103 h、10×103 h.检测了焊后热处理及时效后钢的冲击韧度、硬度、冲击断口...     

服役态Super304H过热器钢管显微组织及力学性能

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等对某超超临界机组服役40 000 h后Super304H过热器钢管不同区域的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,服役40 000 h后Super304H钢管外壁出现异常长大的奥氏体晶粒,TEM测试表明外壁M₂₃C₆颗粒的粗化明显,且大量M₂₃C₆颗粒沿晶界连续分布,而MX相和富Cu相长大不明显;异常长大的晶粒导致服役态Super304H钢管外壁粗晶区的室温抗拉强度和冲击性能较供货态下降了21.9%和50%,粗晶区冲击试样断口沿晶断裂特征明显,其脆性显著增加,对Super304H钢管的服役安全性构成威胁,应加强监督消除因外壁奥氏体晶粒异常长大而带来的爆管等安全隐患。