低硬度P91钢管长时服役后的组织性能和安全性评价

通过显微组织观察和能谱分析、室温拉伸试验、室温冲击试验、高温短时拉伸试验、高温持久性能试验研究了低硬度P91钢管服役10⁵ h后的组织和性能,并进行安全性评价。结果表明:长时服役硬度为157 HBW的低硬度P91钢管组织为块状铁素体和大尺寸析出相M₂₃C₆,与正常硬度管相比,其常温力学性能和高温短时力学性能大幅降低,10⁵ h持久强度外推值低于标准推荐值36%,通过评估得出该机组高压导汽管低硬度直管段剩余寿命为54 075 h,机组运行存在较大安全隐患。     

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。     

蠕变过程中P91钢晶界析出相的变化行为

对600℃和650℃蠕变持久断裂试验过程中P91钢组织演变及晶界析出相的变化规律进行了研究。结果表明，在蠕变过程中，P91钢马氏体板条组织随蠕变断裂时间增加逐渐趋于分散，晶界析出相的数量及尺寸增加。晶界上的析出相主要为M₂₃C₆相和Laves(Fe₂Mo)相，Laves相的形核点主要位于晶界上M₂₃C₆相界面处，晶界上的M₂₃C₆相与基体相比具有更高含量的Mo,为Laves相的形成和粗化提供了有利条件，同时晶界上偏聚的Si增加了钢的自扩散系数，促进了Laves相的形成，也使得Laves相的粗化速率较M₂₃C₆相更高。在蠕变过程中P91钢的硬度随断裂时间的延长呈下降趋势，且试验温度越高硬度下降越明显。     

T91钢时效过程中的组织老化和性能变化

本文研究了T91钢高温时效过程中组织和力学性能演变规律;并通过高温持久强度试验,探讨不同组织样品的应力-时间关系,揭示显微组织与持久强度之间的关系,并给出剩余寿命分析公式。结果表明,T91钢在高温时效过程中板条马氏体退化为等轴铁素体,位错减少,M23C6、MX型碳化物开始析出长大。M23C6粗化以及板条马氏体结构退化是T91钢持久性能下降的主要因素。     

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。     

P91钢的焊接性及其焊接工艺

通过分析P91钢的焊接性,明确预防焊接冷裂纹是保证焊接质量的首要措施,焊前预热和焊后热处理直接决定焊接接头的硬度,硬度偏高则无法充分消除焊接接头内应力,硬度过低则会降低材料的高温持久强度.结合钢管规格与材质,拟定焊接工艺参数,进行焊接试验、热处理试验和力学性能检验,形成P91钢焊接工艺.采取焊前准备、控制坡口加工、实时...     

P91钢高温持久性能及蠕变损伤研究

对P91管样进行持久性能试验,其持久强度不低于相关标准推荐的持久强度,采用金相、扫描电镜和X射线能谱分析等手段对P91原始管样和经不同持久断裂时间的试样进行蠕变损伤分析.结果表明,P91在蠕变作用下,发生以蠕变孔洞为主要损伤方式的失效；在持久试验中,合金元素由固溶态向化合态转移,析出相不断形成,伴随持久试验时间的增长,析出相不断聚集长大,随着组织老化,P91钢管的硬度降低.     

630 ℃长期时效对FB2转子钢组织和力学性能的影响

通过冲击性能试验、硬度测试、扫描电镜和透射电镜观察等方法对630℃不同时效时间后的FB2转子钢样品进行组织观察和力学性能分析。结果表明,FB2转子钢在630℃时效过程中能够保持较好的高温稳定性; FB2转子钢的冲击断口表现为准解理脆性断裂;在时效前期,位错回复,冲击韧性提高;在时效中后期,由于析出相M₂₃C₆和Laves相在晶界位置聚集粗化,引起应力集中,冲击性能下降,时效5000 h后转子钢的冲击吸收能量为17 J;在长时时效过程中,FB2转子钢的强度下降趋势与析出相M₂₃C₆的尺寸变化趋势相一致,当析出相M₂₃C₆进入尺寸稳定期后FB2转子钢的硬度也基本稳定为253. 4 HBW（5/750）,析出相M₂₃C₆是维持FB2转子钢服役性能的重要影响因素。      

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。     

EFFECT OF W CONTENT ON MECHANICAL PROPERTIES OF 12％Cr-W-V-Nb HEAT RESISTANT STEEL

本文报道了钨的含量对12％Cr-W-V-Nb耐热钢高温及室温力学性能的影响。试验结果表明:当钨的含量在2.2—3.0wt-％之间变化时,室温抗拉性能没有明显变化,但冲击韧性却随着钨量的增加而下降。另一方面,钨量的增加提高了短时间的持久强度,但对长时间的持久强度却没有改善作用。钨量的增加对析出行为有两方面的作用:促进Fe_2W型Laves相的形成并增加析出相总量;加速了回火后在高温加热过程中析出相的粗化。钨对高温力学性能的影响与析出特性有密切关系。在持久寿命较短时,析出相来不及粗化,析出量的增加造成了析出强化效果的加强,即钨量的增加提高了高温强度;而当长时间加热后,析出相发生了明显的粗化,降低了析出强化效果。     

双相区轧制对铁素体/马氏体双相钢组织性能的影响

采用双相区(α+γ)轧制及双相区短时保温处理相结合的方式,制备了一种高强高韧性低碳低合金铁素体/马氏体双相钢,并采用SEM、室温拉伸试验和维氏硬度检测等手段研究了不同轧制工艺对铁素体/马氏体双相钢组织和性能的影响。结果表明:相对于普通的连续轧制工艺,等温轧制和道次之间短时保温处理相结合的工艺对铁素体/马氏体双相钢的相比例、形貌和尺寸有重要影响。等温轧制及短时保温处理的双相钢的组织明显细化,马氏体相比例增加,组织均匀性显著改善,屈服强度提升了34%,达到1229 MPa,屈强比高达0.78,断口为韧性断口特征,呈细小韧窝状,具有良好的综合力学性能。     

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。     

回火时间对高强抗震耐火钢板组织与力学性能的影响

采用OM、SEM、TEM、拉伸试验和冲击试验等,研究了600 ℃回火不同时间对690 MPa级高强抗震耐火钢板的力学性能、微观组织及析出行为的影响。结果表明,不同回火时间对耐火钢板的力学性能和微观组织有重要影响。耐火钢板经过600 ℃回火后强度稍有降低,但伸长率增大,屈强比降低,综合力学性能提高,低温冲击吸收能量随回火时间的延长而降低。最优回火保温时间为15 min,此时试验钢板的屈服强度为976 MPa、硬度为396 HV,-40 ℃冲击吸收能量为164 J,其组织由贝氏体+铁素体+少量马氏体构成,在马氏体和铁素体中均存在位错和细小析出相,析出相为富Nb的Nb、Ti复合碳化物,发挥沉淀强化作用;当保温时间延长至60 min后,析出大量细小Nb、Ti和Mo复合碳化物,但此时的沉淀强化作用不能弥补铁素体造成的强度损失,所以在相同温度回火过程中,随着回火时间的延长,抗拉强度和硬度下降。     

组织形态对2.25Cr-1Mo钢长期时效稳定性的影响

通过力学性能检测、微观组织分析、相分析等方法,研究了不同组织形态2.25Cr-1Mo钢在530 ℃×2000 h长期时效过程中的组织与力学性能稳定性。结果表明:随着正火冷速下降,组织中大尺寸等轴状铁素体含量增加,贝氏体含量下降。组织中贝氏体含量高时,钢的强韧性匹配良好,时效过程第二相碳化物粗化不明显,组织稳定性更高。大尺寸等轴状铁素体基体强度低,时效过程界面碳化物粗化与聚集速率快,且沿晶界呈链状分布,导致组织稳定性较差。铁素体含量＞40%,时效脆化现象显著。     

Effect of controlled cooling on the formability of TS 590 MPa grade hot-rolled high strength steels

The effect of cooling on the mechanical properties of hot-rolled high strength steels was investigated in order to improve the stretch-flangeability of conventional TS 590 MPa grade for the automotive parts through laboratory simulation and mill-scale production. The low temperature coiling method using a 3-step controlled cooling pattern after hot rolling was very effective for producing Nb-bearing high strength steel with high stretch- flangeability. It was suggested that the suppressed precipitation of grain boundary cementites and the decreased hardness difference between the ferrite matrix and bainite phases cause the excellent stretch-flangeability of ferrite-bainite duplex microstructure steel. Therefore, the formation and propagation of microcracks were suppressed relative to conventional HSLA steel with the ferrite and pearlite microstructure. In addition, the elongation improved compared with that of hot-rolled steel sheets using the conventional early cooling pattern because the volume fraction of polygonal ferrite increased.     

蒸汽管道用P91钢管长时服役后的组织和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对比研究了服役38 000 h后P91钢管弯管段和直管段的微观组织,测试了其力学性能,并分析了弯管段软化原因。结果表明:相比直管段,弯管段组织中大量铁素体的存在是其强度、硬度大幅下降的主要原因。分析认为弯管段中的铁素体是由于弯管过程中施加的二次变形导致马氏体内能增加,使得回火过程中马氏体再结晶形成。     

Effect of prior heat treatment on microstructure and mechanical properties of 0·23% carbon dual phase steel

Abstract

The present study is aimed at understanding the effect of prior heat treatment on the microstructure and mechanical properties of 0·23% carbon dual phase steel. The as received steel was subjected to annealing, normalising and hardening treatment before actual dual phase heat treatment. These steels along with the as received steel were intercritically annealed at 745°C followed by water quenching in order to produce a dual phase microstructure consisting of varying quantities and morphologies of ferrite and martensite. Mechanical properties were evaluated by tensile testing and hardness measurement. It was found that prior heat treatment affects the final dual phase microstructure in terms of size and relative amount of ferrite and martensite. It was also found that dual phase treatment resulted in improved mechanical property. Optimum combination of strength and ductility was obtained with the steel subjected to prior hardening (DPLA-3) treatment. The maximum in ultimate tensile strength (762 MPa) was obtained with the steel subjected to prior annealing treatment (DPLA-1). The X-ray diffraction study confirmed the presence of carbides in DPLA-1 steel, which contribute to the increased strength by precipitation hardening.     

控轧控冷工艺对X70级抗大变形管线钢组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及力学性能实验等研究了控轧控冷工艺对X70级管线钢的组织与力学性能的影响。结果表明:不同终轧温度下X70管线钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体和少量的珠光体组成,且随着终轧温度的升高,抗拉强度与屈服强度降低,硬度下降,冲击韧性提高,但屈强比变化不大,并且落锤性能较差;随着终轧温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,铁素体体积含量增多。在不同的终冷温度下,X70管线钢的显微组织主要由多边形铁素体和贝氏体组成,并且随着终冷温度的升高,抗拉强度大幅度降低,屈服强度则呈M形波动,硬度呈线性降低,冲击吸收能量大幅度升高且落锤性能较好,屈强比缓慢升高;随着终冷温度的升高,晶粒度等级基本保持稳定,铁素体含量呈线性增加。该大变形管线钢最优的轧制工艺为控制终轧温度为840℃,终冷温度为450℃。     

回火温度对新型贝氏体钢组织与性能的影响

通过显微组织观察和力学性能测试,研究了新型贝氏体钢在不同温度回火后组织及性能的变化。结果表明,此材料正火后的组织为贝氏体、铁素体和残余奥氏体,是一种新型的粒状贝氏体。低温回火后,硬度变化不大,且强韧性配合好,具有良好的综合力学性能。