改善Super304H不锈钢抗晶间腐蚀性能的途径

首先从成分、结构特点、与贫Cr区的关系,以及界面、合金元素和应力状态对析出的影响等方面阐述了奥氏体不锈钢中M23C6的特性;然后以超超临界压力锅炉的过热器管和再热器管常用的奥氏体Super304H不锈钢为例,结合Super304H不锈钢的成分和特点,提出通过调整晶界工程、优化高温软化工艺、加速M23C6形成和增加去敏化工艺等方法来改善Super304H钢高晶间腐蚀的敏感性;最后指出研究Super304H不锈钢去敏化过程的规律是今后的研究方向。     

T91钢组织退化行为及对高温持久强度的影响

通过原始T91管的高温时效试验和T91过热器爆管段的取样,分析T91钢在长期服役中的组织演变,包括亚结构、沉淀相等,研究组织退化对高温持久强度和硬度的影响。结果表明,T91钢在高温服役过程中的主要组织变化有:板条马氏体结构发生回复和再结晶,退化为等轴铁素体晶粒,位错密度降低,M23C6型碳化物粗化,Z相在老化末期析出;在等效600℃、0~10万h时效条件下,T91钢的显微组织和高温持久强度非常稳定。Z相析出以前就发生的M23C6粗化及板条亚结构退化为等轴晶是T91钢服役中持久强度降低和爆管的主要因素。T91显微组织退化导致持久强度和硬度的降低。     

超超临界二次再热机组高温受热面S30432钢微观组织分析

针对某超超临界二次再热机组锅炉高温受热面用S30432奥氏体不锈钢(S30432钢)服役约6 200 h后组织性能变化,采用扫描电镜、X射线能谱分析仪、透射电镜等,观察该锅炉高压再热器、末级过热器和低压再热器管样运行后氧化层的表面形貌和元素分布特征,并对晶内、晶界析出相和位错组态进行分析对比。结果表明:运行后各部件组织稳定性较好,试样表面有致密的Cr_2O_3生成,厚度约200~400 nm;晶内有大量细小的ε-Cu相和Nb C(N)颗粒析出,分别约为10~20 nm和50 nm,在晶内均匀分布,能有效钉扎位错;晶界及三叉晶界处有颗粒状的M23C6不连续分布,尺寸在100~400 nm;高压再热器管由于服役温度较高,析出相的平均尺寸略大于其他试样。     

TP304H奥氏体耐热钢锅炉管的组织性能研究

为了研究在高温高压下长期使用及发生过热爆管的TP304H奥氏体耐热钢的组织性能,分别对某再热器TP304H锅炉管样进行了金相组织分析、电子探钟试验、扫描电镜能谱分析及常温机械性能试验等.研究表明,在高温高压下TP304H奥氏体耐热钢的组织中会析出Cr23C6,并沿晶界析出σ相,从而造成TP304H奥氏体耐热钢的冲击韧性、塑性和抗氧化性能降低,使固溶体中产生晶界贫铬,增加了晶间腐蚀敏感性.σ相析出越多,TP304H钢的强度就越低.     

Super304H焊接接头晶间腐蚀性能的电化学动电位再活化法评价

由于Super304H钢管长期在其敏化温度450~850℃服役,易在晶界上析出M23C6,从而发生晶间腐蚀,导致其脆化进而造成爆管,采用电化学动电位再活化法(electrochemical potentiokinetic reactivation,EPR),结合扫描电镜研究了Super304H的焊缝、热影响区及母材的晶间腐蚀性能,分析敏化处理对其晶间腐蚀敏感性的影响。EPR实验结果表明未敏化处理的Super304H焊缝、热影响区及母材均无晶间腐蚀倾向;在650℃敏化5 h后,焊缝、热影响区及母材的再活化率均增加,其中焊缝的晶间腐蚀敏感性较低。扫描电镜结果表明热影响区及母材均发生了明显的晶间腐蚀。     

TP304H奥氏体不锈钢锅炉管长期高温运行后的组织变化分析和研究

对TP304H钢管在电厂长期高温运行后的组织变化和析出相进行了研究和分析,所得结果表明在长期高温、高压的运行过程中,TP304H钢管组织特征发生明显变化,析出相增加,主要是M23C6型碳化物和σ相,并随着析出物的增加,奥氏体耐热钢的机械性能下降,直至被破坏。为此,指出高温是影响析出相形成的主要因素。     

Super 304H钢在模拟烟气腐蚀环境中持久性能与组织演变研究

奥氏体钢在锅炉关键部位服役过程中面临烟气/煤灰腐蚀+应力协同作用的挑战，存在一定的安全隐患。在静态空气及烟气/煤灰腐蚀环境下，通过模拟实验台对Super 304H钢进行温度为650℃、应力为200～300 MPa的持久实验，研究腐蚀环境对其持久性能及组织演变的影响。结果表明：相较于空气环境，腐蚀条件下Super 304H钢持久寿命下降幅度可达83%，且随着持久应力的降低合金寿命下降更明显；烟气/煤灰腐蚀导致合金表面连续的腐蚀产物出现开裂、剥落，基体发生内硫化，在拉应力的共同作用下试样内部出现沿晶开裂等蠕变损伤；基体表面由于合金元素的损失，在高温下发生再结晶，并在实验结束后发生马氏体转变，腐蚀-应力环境中合金表面腐蚀产物的开裂、剥落，内硫化物的形成，表层再结晶细晶区的增厚和晶界损伤的加剧共同促进了Super 304H钢的持久断裂。烟气/煤灰腐蚀环境通过影响Super 304H钢腐蚀过程，恶化合金基体组织影响其持久性能。     

617合金760℃时效组织结构及力学性能分析

研究了617合金在760℃时效过程中组织结构变化及其对力学性能的影响。结果表明,合金在760℃时效过程中,析出相有M23C6碳化物和γ′-Ni3(Al,Ti);γ′分布于晶内,M23C6分布于晶内和晶界。整个时效过程中,晶内γ′和M23C6稳定性好。晶界M23C6碳化物在时效初期(≤1000h)稳定性好。合金时效300h后,硬度和强度明显增大;时效1000h后达到最大值,这是晶界、晶内协调强化的结果;时效3000h后,晶界M23C6颗粒聚集长大,弱化了晶界强化和Mo的固溶强化作用,从而降低了强度和硬度。时效后,室温冲击吸收能量和断后伸长率明显降低是由于晶界析出M23C6碳化物弱化界面结合强度。     

Super304H钢脉冲弧焊焊接工艺及性能试验

介绍了Super304H钢的焊接性能;采用脉冲弧焊电源和ER304HCu焊丝对超超临界机组锅炉使用的Super304H钢进行焊接工艺试验,包括室温拉伸试验、弯曲试验、硬度试验。试验结果表明,Super304H钢焊接接头性能良好,金相微观组织正常,力学性能满足规范要求,按试验结果制定的焊接工艺可以应用于工程安装和检修。     

国产TP310HCbN钢在高温应力下的组织结构

为探讨TP310HCbN的强化机理和失效原因,借助透射电镜和扫描电镜对国产TP310HCbN钢在高温应力作用下的组织结构进行研究。结果表明：经高温应力作用,晶内析出面心立方结构的M₂₃C₆碳化物和简单四方结构的NbCrN,晶界也析出M₂₃C₆碳化物,长时间试验条件下M₂₃C₆上析出σ相;高温应力下析出的M₂₃C₆和NbCrN提高了TP310HCbN钢持久断裂试样的硬度;晶内和晶界析出的M₂₃C₆碳化物的晶格常数均为基体的3倍,并与基体保持完全共格关系;随着试验时间延长,M₂₃C₆碳化物数量增多。对于国产TP310HCbN钢,在运行环境下需关注σ相和碳化物的分布、尺寸及其数量。     

服役态及时效态Super304H耐热钢结构损伤及力学性能衰减的对比研究

为探究Super304H钢在高温条件下的结构损伤和力学性能,以超超临界机组中在温度863 K下服役20 000 h的Super304H再热器管材及与其具有相同P函数值、在温度923 K下时效1 100 h的Super304H管材为对象,研究长期服役态Super304H再热器管材组织结构的老化,并开展相同P函数下的时效态与服役态Super304H钢管显微组织老化及力学性能衰减的对比研究。结果表明：钢管内、外壁运行条件的不同导致其显微组织结构产生差异;服役态钢管内侧的显微组织结构、力学性能与具有相同P函数的时效态Super304H钢管相似;然而,服役态钢管外侧的结构损伤比时效态更严重。因此,建立在Larson-Miller参数基础上的人工时效方法,只能在特定条件下模拟服役态钢管的结构损伤。     

超超临界锅炉异种钢接头裂纹分析及处理

某超超临界锅炉高温再热器入口管屏异种钢(T91/HR3C和T91/SUPER304H)接头产生裂纹泄漏,宏、微观检测结果显示,泄漏管和未泄漏管均存在焊缝T91侧热影响区硬度值偏高。从内、外部影响因素分析了异种钢焊接接头裂纹产生的原因,采取对所有高温再热器入口管屏现场整体热处理来降低T91侧热影响区硬度,并割除管屏的梳形卡以减小单根管子的外部应力,通过热处理后割管和异接试样块的检验验证了热处理效果,检测结果表明,现场管屏整体热处理可有效降低异种钢接头热影响区的硬度值,避免异种钢接头产生裂纹泄漏。     

9-12%Cr钢的强化机理

9-12%Cr 钢的强化机理为析出强化、弥散强化和位错强化。分布于原奥氏体晶界、板条界等位置的M23C6及板条内部弥散分布的MX是主要强化相,特定条件下的Laves 相也会起强化作用。伴随着M23C6的聚集长大、MX的粗化及Z 相的析出,马氏体发生回复,位错运动障碍减小,蠕变性能逐渐下降。微合金元素C、N、Ti、V、B的加入可以控制M23C6及MX数量及分布形态,从而抑制马氏体板条的回复及增加位错运动障碍,保持9-12%Cr钢的蠕变性能。     

用于超超临界锅炉的Super304H材料的性能

在列举了有关Super30 4H材料的性能数据 ,如Super30 4H的化学成分、增强机理、机械性能、蠕变断裂性能、老化性能、抗蒸汽氧化性能及焊接、弯曲等加工性能和电厂实际使用业绩后 ,说明了Super30 4H可用作大容量、高参数、超超临界机组的材料。该材料在用于上述机组时 ,部件壁厚减少、部件所用钢材量减少、结构承重和热应力减少、制造成本和施工难度减少、具有很好的经济性。     

INCONEL 617 合金的高温时效析出相

INCONEL 617合金（简称617合金）具有较好的高温强度、塑性以及良好的抗氧化、抗腐蚀性能,故可作为超超临界机组耐高温候选材料。为进一步了解617合金长期高温时效后的析出相及其组织结构,在760 ℃下对该合金进行长达10 000 h的时效试验,借助扫描电镜和透射电镜等分析设备研究 617合金高温时效处理（简称时效）后的析出相。结果表明：在760 ℃时效10 000 h过程中, 617合金析出面心立方结构的M₂₃C₆、M₆C碳化物和面心立方有序结构的γ′相,γ′相分布于晶内,M₂₃C₆和M₆C碳化物在晶界和晶内均有析出;整个时效过程晶内析出相基本稳定;时效300~3 000 h过程中,晶界析出相均呈不连续分布,时效至5 000 h,晶界碳化物聚集且连续分布,晶界M₆C碳化物数量明显增多;时效300 h后硬度明显升高,时效1 000 h后硬度达到最大值,时效5 000 h后硬度有一定幅度降低。     

超超临界机组P92钢管运行16 000 h后的性能分析

对华能玉环电厂超超临界机组运行达到16 000 h的P92取样管段进行化学成分、室温拉伸、600 ℃拉伸、冲击性能、断口特征、硬度检测等试验。试验表明：P92钢运行16 000 h后室温抗拉强度和规定非比例延伸强度分别达703、543 MPa;高温（600 ℃）下的非比例延伸强度值依然满足相关标准的要求;冲击吸收能量在160 J以上,冲击韧性未明显降低;冲击试样的断口显示出韧性断口的宏观特征;析出相主要为M23C6型碳化物,其次为MX相,还含有Fe2W型Laves相。     

超超临界机组新型不锈钢Super304H、HR3C运行5 400 h后的性能试验

对华能玉环电厂二级再热器运行达到5 400 h的HR3C和Super304H管段取样进行了阶段性能试验,结果发现HR3C运行管强度很高,但脆性明显增加;Super304H运行管的室温抗拉强度有所增加,650℃抗拉强度有所降低,断后伸长率降低,但韧性显著优于HR3C。 HR3C和Super304H经过5 400 h运行后,材料状态良好,均可继续安全运行,但HR3C脆性明显增加,需加强金属监督。