HP40Nb型乙烯裂解管的高温真空渗碳行为北大核心CSCD

采用乙炔真空渗碳方式对未服役和服役5年的乙烯裂解炉管耐热钢HP40Nb进行了加速渗碳处理,并利用SEM和定量电子探针对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为进行了系统分析。结果表明,未服役HP40Nb炉管内壁在渗碳前分布在晶界上的主要是以M7C3和Nb C为主的链状一次碳化物。真空渗碳之后,强烈渗碳区域的碳化物形貌随着深度增加发生较大的变化,碳化物种类随深度增加也逐渐发生由M3C2、M7C3到M23C6的转变。渗碳造成表面硬度升高,脆性增加。服役态HP40Nb炉管的内壁横截面分为表面的氧化层、亚表层的贫碳化物区和内部的渗碳区3个区域,表面氧化层区又可以分为Cr2O3和Si O2两个区域。表面氧化层对于抗渗碳性能具有较大的影响。Cr2O3具有一定的抗渗碳能力,但在高碳活度下较长时间后Cr2O3会逐渐不稳定发生碳化。晶间氧化区主要以Si O2为主,Si O2在高碳活度下比较稳定,难以碳化,因而造成渗碳速率下降。     

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化机理研究

采用扫描电镜、电子探针和XRD等方法对不同服役时间(原始态、1.5年、6年)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化行为进行分析。结果表明,高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化;由于清焦、热应力及Cr2O3的高温不稳定性的影响,服役过程中外氧化膜发生了反复破坏和重建;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区。服役6年炉管的组织已经进入“Cr-C重新内分布”到“碳化物氧化”的过渡阶段,发生严重的内碳化和内氧化,组织弱化严重。     

超超临界汽轮机高压旁路阀B446材质螺栓断裂失效分析及工程改造

某超超临界机组高压旁路阀B446材质螺栓在服役1a后发生瞬间全部断裂,对断裂螺栓进行了理化性能检验,并对螺栓断裂问题进行了系统分析,结果发现:B446材质高温屈服强度偏低,安全余量低;断裂螺栓为粗腰刚性结构,导致服役受力时螺栓的应力集中显著;高压旁路阀密封形式设计不合理导致服役条件恶劣,在诸多因素作用下螺栓发生屈服变形以至最终断裂。对高压旁路阀进行了2次工程改造,一是将螺栓升级为细腰结构的Inconel 718材质螺栓,二是将高压旁路阀升级为带自密封结构形式的阀门,彻底消除了依靠高旁阀螺栓紧力密封阀盖和阀体时螺栓易断裂的安全隐患。     

20Cr1Mo1VNbTiB材质螺栓性能可靠性分析及建议

20Cr1Mo1VNbTiB是我国自行研制的高温螺栓用钢,近些年经常发生断裂,给电厂带来极大的安全风险及经济损失.研究发现,20Cr1Mo1VNbTiB普遍存在粗晶、混晶、冲击韧性严重下降的问题,造成螺栓受到冲击载荷时易在应力最大点萌发裂纹,并发生瞬时断裂.避免使用带有粗晶(或套晶)和低吸收冲击功的螺栓是防止断裂事故发...     

凝结水泵轴断裂原因分析

某燃机电厂凝结水泵轴在机组运行过程中发生断裂,通过断口宏、微观形貌分析、化学成分分析、金相检验和力学性能测试等方法对泵轴的断裂原因进行了分析。结果表明:由于热处理工艺不当,导致泵轴显微组织中存在魏氏组织和明显的带状偏析,使其抗疲劳性能下降;加之泵轴在运行过程中受到持续的交变应力,从而导致泵轴于应力集中的键槽位置过早地发生疲劳断裂。     

超超临界1000 MW机组再热热段疏水罐热疲劳失效分析

超超临界机组再热热段疏水罐发生泄漏会对人身和设备安全构成极大威胁。为了研究造成疏水罐泄漏的因素,本文以发生泄漏的某1 000 MW机组热段疏水罐为研究对象,对其内壁缺陷位置进行了无损检测、成分检验、组织分析、力学性能试验等,并从疏水罐的疏水逻辑、疏水阀位置、水位测量管路布置等多个角度进行分析。结果表明:这种泄漏主要由冷凝水与内壁作用导致的热疲劳引起;疏水不尽、疏水阀位置远离疏水罐底部、蒸汽在水位测量管路遇冷液化是造成疏水罐中冷凝水形成的重要原因;疏水罐罐口的湍流侵入效应、机组负荷变化、水位计管口冷凝水回流等因素使得疏水罐底部冷凝水液位面上下波动,造成较大范围热疲劳裂纹。为避免再次发生泄漏,需要在疏水罐的疏水逻辑、疏水阀位置、水位测量管路等方面进行改进。     

超超临界机组中压汽门阀盖Alloy783合金螺栓断裂失效分析

超超临界机组汽轮机中压联合汽门(中压汽门)阀盖Alloy783合金螺栓断裂会对人身和设备安全造成极大威胁。为了研究造成Alloy783合金螺栓断裂的主要因素,本文以断裂的Alloy783合金螺栓为研究对象,对螺栓进行了整体数据统计、宏观检查、显微组织分析及力学性能试验。结果发现:Alloy783合金螺栓断裂位置无明显规律,且存在纵向裂纹,因此由于预紧力过大导致断裂的可能性不大;断裂螺栓Alloy783合金中一次?相偏析明显,呈条带分布,晶界二次?相析出较少,分析认为主要由于固溶处理及其后的?时效热处理不充分所致;所有断裂螺栓的疲劳裂纹基本沿晶界扩展,这主要是由于应力促进晶界氧化并导致疲劳裂纹沿着氧化损伤区扩展,裂纹扩展速率由晶界氧化速率控制;断裂螺栓抗应力促进晶界氧化能力差主要是由于晶界缺乏二次?相。     

Incoloy800H合金管材服役过程的开裂机制

利用光学金相、扫描电镜、电子探针等手段对制氢转化炉Incoloy800H管材服役后的组织损伤特征进行分析,并借助弹塑性有限元法分析了管材服役过程温差应力与管材开裂的关联性。结果表明,Incoloy800H管材在服役过程中发生了晶界氧化、晶间腐蚀及元素偏聚现象,管材内壁附近出现3个区域(氧化区,贫碳化物区,碳化物区),其中贫碳化物区深度可达100μm;服役过程贫碳化物区晶界抗蠕变能力的下降及服役过程中管材内壁周向温差应力的综合影响导致Incoloy800H管材服役过程裂纹的萌生及扩展。     

未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明:炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M₇C₃、M₇C₃-M₂₃C₆混合区和M₂₃C₆的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.      

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化与渗碳机理

采用扫描电镜、电子探针和X射线衍射等手段对不同服役时间（原始态、1.5a和6a）Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化与渗碳机理进行了系统分析.结果表明:高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr₂O₃外氧化和SiO₂内氧化,且服役过程中外氧化膜发生反复破坏和重建;炉管服役过程的渗碳行为主要由内表面结焦引起,外氧化膜的反复破坏可以加重渗碳,但外氧化膜在破坏后能自动修复,所以服役态两个炉管的渗碳程度较轻;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区.