NaCl盐膜对珠光体耐热钢抗高温腐蚀性能的影响

测试了涂与未涂NaCl盐膜的珠光体耐热钢在700℃的氧化动力学曲线。通过氧化腐蚀产物的分析,研究了NaCl盐膜对珠光体耐热钢抗高温腐蚀性能的影响。结果表明,NaCl盐膜会促进珠光体耐热钢的高温氧化腐蚀,形成的氧化膜较厚、疏松,与基体结合性差,从而降低珠光体耐热钢抗高温腐蚀性能。     

超临界锅炉用材料的高温腐蚀研究进展

合金材料的耐高温腐蚀性能研究在先进超临界火电机组的发展中占有相当重要的地位,随着锅炉参数的提高,高温腐蚀逐渐成为合金材料使用寿命的主要制约因素。从三种主要的超临界锅炉合金材料出发(铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢以及镍基高温合金),综述了常用的锅炉用高温合金材料及其高温腐蚀研究,包括在不同环境中的腐蚀,如SO_2气氛、KCl蒸汽、Na_2SO_4盐膜以及NaCl盐膜对高温腐蚀的影响;合金元素以及锅炉温度对高温腐蚀的影响。通过对腐蚀产物形貌、结构及元素分布的总结,对已有的研究成果进行了分析比较,发现大多数合金的腐蚀产物出现了分层现象,并且腐蚀过程中氧化-硫化过程交替进行,导致S元素的侵入以及腐蚀产物层的松动。讨论了腐蚀过程从萌生到加速腐蚀的历程机理,总结了锅炉不同高温腐蚀类型(焦硫酸盐腐蚀、复合硫酸盐腐蚀及氯化物腐蚀)。最后展望了未来高温腐蚀研究在超临界锅炉领域的发展方向。     

ZG30Cr29Ni9Si2NRE耐热钢的高温抗氧化性研究

对ZG30Cr29Ni9Si2NRE耐热钢在900℃和1100℃下进行高温抗氧化性试验,并用X-射线衍射法对氧化膜的结构进行分析.结果表明:该耐热钢在900℃下完全抗氧化,在1 100℃下抗氧化.氧化后期试样表面形成了保护性氧化膜,提高了材料的高温抗氧化性.     

基于深度学习的火电机组耐热钢显微组织识别

火电机组所用的耐热钢是复杂的多元高合金钢,金相检验结果由人工判别,容易由于主观因素导致识别结果的不确定。在经典AlexNet模型的基础上构建新的卷积神经网络模型,利用火电机组耐热钢金相检验图像建立样本数据集,经训练与验证,模型对火电机组耐热钢显微组织识别准确率达到89%,比AlexNet模型提高了11%。进一步利用批归一化方法优化所建模型,识别准确率提升到94%,已接近人类对自然图像的识别精度。将深度学习技术应用于火电机组耐热钢显微组织识别,为火电机组金相检验提供了新方法。     

晶粒尺寸对耐热钢在高温水蒸汽中的氧化行为的影响

从氧化动力学、氧化膜相组成及微观结构方面,研究了晶粒尺寸对18Cr-8Ni耐热钢在700 ℃下的高温水蒸汽中氧化行为的影响。结果表明：晶粒细化提高了耐热钢的抗水蒸汽氧化性能,降低了其氧化增重,推迟了失稳氧化的发生;晶粒细化改变了耐热钢氧化膜的微观结构,减小了“弹坑”区的尺寸且促进了“弹坑”区与合金界面上富Cr氧化物层的形成;晶粒细化对耐热钢抗水蒸汽氧化性能的改善主要归因于其对氧化物的形核和Cr向氧化膜/合金界面扩散的促进作用。     

Cr13Si5铁素体耐热钢1100℃下高温抗氧化性能研究

为提高焦罐内衬板的使用寿命,研制了一种成本较低的高硅中铬耐热钢--Cr13Si5铁素体耐热钢,借助光学金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪等手段,从化学成分、铸态组织、氧化膜的形貌、构成和分布等方面对其1100℃下的高温抗氧化规律进行了分析和研究.结果表明,1100℃下,抗氧化性较好的为Cr13Si5铁素体耐热钢,原因是其氧化膜构成为SiO2和尖晶石结构氧化物MnCr2O4.紧邻基体的SiO2膜,明显降低了基体的氧化速率.粗大的碳化物破坏氧化膜的完整性,使得氧化膜容易脱落,阻碍了前期氧化膜的形成;而分布在奥氏体-铁素体界面上的细小碳化物对高温氧化前期氧化膜的形成影响不大.     

不同铝含量的氩弧焊310S耐热钢板材焊接接头力学性能分析

传统的310S耐热钢焊接板材在高温下长期使用将破坏其合金表面形成的致密保护性氧化膜,使其抗高温和耐腐蚀性能降低,从而限制了其在一些苛刻复杂环境下的应用。在310S耐热钢板材中增加铝元素含量将有效提高其焊接板材在高温条件下的力学性能。采用手工钨极氩弧焊对不同铝含量的310S耐热钢板材进行焊接,利用光学金相显微镜和电子探针(EMPA)对不同铝元素含量的310S耐热钢板材焊接接头在高温条件下的力学性能进行实验研究。研究结果表明:高铝元素含量的310S耐热钢板材具有与母材一样优良的高温力学性能。同时,加铝后310S耐热钢板材具有良好的焊接性能,且无宏观裂纹、夹渣、气孔等缺陷。     

稀土改性铸造Fe-24Cr-32Ni型耐热钢高温氧化行为的研究

通过增重法研究了稀土元素Y和Ce对Fe-24Cr-32Ni耐热钢高温氧化速率的影响。同时采用扫描电子显微镜(SEM),能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对耐热钢高温氧化层的结构和组成进行了分析。实验结果表明,在1 000℃温度下氧化100 h后,未添加稀土元素的试样单位面积氧化增重37.1 g/m²,添加0.18%Ce的试样增重量为34.5 g/m²,而添加0.20%Y的试样单位面积增重最小,仅为14.9 g/m²,说明稀土元素的加入有效提高耐热钢在1 000℃下的抗氧化性。通过对氧化膜的内部组成及结构分析可知,稀土元素可以促进氧化膜表面形成一层完整致密的尖晶石氧化物,促进氧化膜与基体界面处Si的内氧化物形成,增大氧化膜与基体的接触面积,提高氧化膜与基体的结合强度。     

耐热钢高温蒸汽氧化行为及控制技术的研究进展

从氧化膜的形貌和生长机理这两方面,综述了铁素体钢和奥氏体钢的高温蒸汽氧化行为。从管材的化学成分、金属的晶粒度、表面状态等方面出发,总结了控制氧化膜生长和剥落的技术手段。针对耐热钢高温蒸汽氧化研究中存在的问题,提出一些建议。     

细晶马氏体钢焊接质量控制要点

新型马氏体耐热钢普遍应用于超临界机组和超超临界火电机组的高压高温系统,这类钢焊接存在一定的问题,焊接时必须采取必要的措施才能确保质量,本文着重从实际焊接操作等具体环节介绍此类钢的焊接控制点。     

ON THE METHOD OF ACCELERATING HIGH-TEMPERATURE CREEP TEST BY AN ELEVATION OF TEMPERATURE

用四种耐热钢分别在同一应力不同温度下进行了一系列的蠕变试验.又分析了文献上四种耐热钢和五种镍基合金的蠕变及蠕变断裂数据.所有自己的试验温度以及文献上原始数据的试验温度都在每一种耐热钢或高温合金的0.45T_m(T_m是熔点的绝对温度)以上.根据自己的试验以及分析文献数据的结果,指出在所研究的温度范围内,对于所研究的不同类型的耐热钢和高温合金说来,高温蠕变过程中存在激活能是一个普遍的现象.文中指出了通过激活能用提高温度法缩短蠕变试验时间的可能性,并讨论了这种外推方法所适用的温度范围和它的误差.     

新型锅炉用耐热钢的研究进展

为提高火力发电机组效率,国外近年来研究开发了一批综合性能良好,持久强度很高的新型锅炉用耐热钢。本文着重分析了有良好前景的低合金耐热钢ＨＣＭ２Ｓ,中合金耐热钢改良型９Ｃｒ－１Ｍｏ和奥氏体耐热钢Ｓｕｐｅｒ３０４Ｈ。     

双相不锈钢热老化现象的研究进展

双相不锈钢兼具优异的力学性能、耐腐蚀性以及抗辐照能力,是核电站一回路主管道的关键结构材料。然而,在服役环境下长期工作,双相不锈钢中铁素体会发生调幅分解,生成富Fe的α相和富Cr的α′相,即产生热老化脆化现象,从而恶化合金的力学性能。本文综述了双相不锈钢的热老化机制,探索不同因素对合金相分解的影响,进而分析其微观组织及动力学演化规律。此外,利用计算机模拟平台对合金的相分解过程进行预测,可以缩短材料的研发周期和降低成本,对迫切解决双相不锈钢的热老化问题具有重要帮助。     

固体渗硼技术的研究与应用

回顾了渗硼技术的历史,介绍了固体渗硼技术的理论和实践,包括渗硼机制,钢铁渗硼层的组织和性能,冷作模具钢、热作模具钢、不锈钢、耐热钢的固体渗硼,以及固体渗硼技术在某些零件上的应用.     

9Cr马氏体耐热钢的组织性能分析和失效研究

9Cr马氏体耐热钢是目前制造热电厂关键设备的主选钢种,其最大的特点是600℃左右高温服役条件下具有良好的持久强度,较好的抗腐蚀性能.本文主要分析了9Cr马氏体耐热钢的基本结构和性能,对其性能进行了探讨,并进一步分析了长期服役后材料性能、组织退化的特点,为今后的研究提供有益的参考.     

工模具钢和铁素体耐热钢的合金化设计概要

应用材料科学的基本原理,总结了合金元素加入钢中的作用要点,提出了加入钢中的合金元素的交互作用对钢的组织和性能的影响与其钢在使用条件下的性能要求相平衡的合金化设计原则,并以热作模具钢H13和铁素体耐热钢等为例作了说明.     

15Cr2Ni3MoW钢穿孔顶头的失效分析及改进

介绍了15Cr2Ni3MoW钢穿孔顶头在穿制27SiMn钢时发生的主要失效形式。对比了成品顶头和失效顶头的金相组织和显微硬度;利用Gleeble-1500型热模拟机对比了27SiMn钢和20钢在穿制温度下的变形抗力;通过扫描电镜和能谱分析研究了成品顶头表面氧化膜。结果表明:27SiMn钢在穿制温度下变形抗力大,钢中Si含量高,顶头工作温度高,顶头表面氧化膜组织疏松以及在顶头表面氧化膜下面存在一层粗大的铁素体软区,是造成顶头失效的主要原因。提出了提高穿孔顶头使用寿命的措施。     

Influence of Inter-Pass Temperature on Residual Stress in Multi-Layer and Multi-Pass Butt-Welded 9%Cr Heat-Resistant Steel PipesEI北大核心CSCD

9% Cr heat-resistant steels have been abundantly used in boilers of modern thermal plants. The 9% Cr steel components in thermal plant boilers are usually assembled by fusion welding. Many of the degradation mechanisms of welded joints can be aggravated by welding residual stress. Tensile residual stress in particular can exacerbate cold cracking tendency, fatigue crack development and the onset of creep damage in heat-resistant steels. It has been recognized that welding residual stress can be mitigated by low temperature martensitic transformation in 9% Cr heat-resistant steel. Neverthe-less, the stress mitigation effect seems to be confined around the final weld pass in multi-layer and multi-pass 9% Cr steel welded pipes. The purpose of this work is to investigate the method to break through this confine. Influence of martensitic transformation on welding stress evolution in multi-layer and multi-pass butt-welded 9% Cr heat-resistant steel pipes for different inter-pass temperatures (IPT) was investigated through finite element method, and the influential mechanism of IPT on welding residual stress was revealed. The results showed that tensile residual stress in weld metal (WM) and heat affected zone (HAZ), especially the noteworthy tensile stress in WM at pipe central, was effectively mitigated with the increasing of IPT. The reasons lie in two aspects, firstly, there is more residual austenite in the case of higher IPT, as a result, lower tensile stress is accumulated during cooling due to the lower yield strength of austenite; secondly, the higher IPT suppresses the martensitic transformation during cooling of each weld pass, thus the tensile stress mitigation due to martensitic transformation was avoided to be eliminated by welding thermal cycles of subsequent weld passes and reaccumulating tensile residual stress. The influence of IPT on welding residual stress relies on the combined contribution of thermal contraction and martensitic transformation. When the IPT is lower than martensite transformation finishing temperature (M-f), thermal contraction plays the dominant role in the formation of welding residual stress, and tensile stress was formed in the majority of weld zone except the final weld pass. While, compressive stress was formed in almost whole weld zone due to martensitic transformation when the IPT is higher than martensite transformation starting temperature (M-s).     

稀土Ce对310S奥氏体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

采用热重分析法对不同稀土Ce含量的310S奥氏体耐热不锈钢高温氧化行为进行了系统研究,通过氧化增量曲线分析了相同温度下试验钢的氧化增量规律,并采用场发射电子探针(EPMA)表征氧化膜断面结构及元素分布,同时采用X射线衍射仪(XRD)分析氧化膜的物相组成。结果表明:在循环氧化初期,试验钢的高温氧化增量曲线遵循抛物线规律。试验钢的氧化膜由外层(Cr,Mn)₃O₄“尖晶石”型氧化物和内层Cr₂O₃氧化物组成。适量的稀土元素Ce能促进氧化物/基体界面处的应力释放,同时减少并延缓氧化膜与基体界面孔洞的形成,因而提高氧化膜的抗剥落性。     

New martensitic steels for fossil power plant: Creep resistance

In this paper, we consider the origin of high-temperature strength of heat-resistant steels belonging to martensitic class developed on the basis of the Fe—9%Cr alloy for the boiler pipes and steam pipelines of power plants at steam temperatures of up to 620°C and pressures to 300 atm. In addition, we give a brief information on the physical processes that determine the creep strength and consider the alloying philosophy of traditional heat-resistant steels. The effect of the chemical and phase composition of heat-resistant steels and their structure on creep strength is analyzed in detail. It is shown that the combination of the solid-solution alloying by elements such as W and Mo, as well as the introduction of carbides of the MX type into the matrix with the formation of a dislocation structure of tempered martensite, ensures a significant increase in creep resistance. The steels of the martensitic class withstand creep until an extensive polygonization starts in the dislocation structure of the tempered martensite(“troostomartensite”), which is suppressed by V(C,N) and Nb(C,N) dispersoids. Correspondingly, the service life of these steels is determined by the time during which the dispersed nanocarbonitrides withstand coalescence, while tungsten and molybdenum remain in the solid solution. The precipitation of the Laves phases Fe₂(W,Mo) and the coalescence of carbides lead to the development of migration of low-angle boundaries, and the steel loses its ability to resist creep.