长时服役后HR3C耐热钢的微观组织与拉伸性能变化研究

碳中和技术成为火力发电的最有效解决方式之一,HR3C奥氏体耐热钢因其具有优异的高温性能而成为超超临界机组使用的典型高温部件材料。采用SEM、TEM、EBSD等技术对未服役样品和服役时长分别为35564、67705 h的样品进行微观组织观察,同时对几种材料的室温拉伸和高温拉伸性能进行了测量。结果表明:HR3C耐热钢具有良好的高温稳定性,在晶粒组及能源革命的大背景下,超超临界发电织与未服役样品一致,仍为孪晶奥氏体组织。此外,服役后HR3C的大角晶界处出现连续分布的M23C6相,并在晶界附近观察到纳米级NbCrN相。长时服役后其室温拉伸性能和高温拉伸性能与未服役样品并无明显变化。

P92钢长时服役后的组织性能对比研究

P92耐热钢因在高温强度、抗腐蚀性和热导率等方面具有良好的综合性能因而被广泛用于超超临界机组的主蒸汽、再热管道等重要部件。该文通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、背散射电子衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)、透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)和力学性能测试方法,系统研究国产P92钢和进口P92钢在相同条件下服役近5万小时后的微观组织和力学性能变化,讨论微观组织演化对力学性能变化的影响。结果表明,长时服役后,进口P92钢Laves相的粗化速率高于国产P92是导致其冲击功出现显著下降的主要原因。服役前后进口P92钢的屈服强度值和抗拉强度值均高于国产P92钢,但进口P92钢性能的下降速率要高于国产P92钢的性能下降速率。马氏体耐热钢典型强化单元的计算显示,马氏体板条强化贡献了P92钢屈服强度值的60%以上,马氏体板条宽化速率的有效控制是保证P92钢长时稳定力学性能的关键。

长时服役后的T23管与T91新管焊接接头组织与性能研究

某电厂末级过热器管材质为T23钢,在服役13.5万小时后整体更换为T91钢。为掌握长期服役后的T23与T91新管焊接接头的焊接质量,为电厂的长期运行以及同类电厂的换管改造提供数据支撑,模拟了现场焊接工艺,对T23与T91管进行焊接,对焊后接头的组织与性能进行研究。结果表明:焊缝与T23和T91两侧熔合良好,T23侧热影响区为室温、高温拉伸的性能薄弱区,接头强度与T23母材相比未发生明显下降。焊接过程中,T23侧粗晶区的第二相溶入母材,冷却后析出相少,而细晶区析出相长大粗化。盖面焊层焊缝硬度高于打底焊层,二者的热影响区硬度相近。利用等温线外推法外推计算焊接接头的剩余寿命,剩余蠕变寿命大于5万小时,满足电厂服役要求。

锅炉受热面管服役前的几种缺陷识别与分析

针对某批已安装但未服役的锅炉受热面管进行了材质检验,发现存在折叠、直道、内壁腐蚀、晶间微裂纹、弯头硬度过高等问题,针对上述问题进行了分析探讨,并给出了相应的处理建议。

服役2900 h的HR3C受热面管失效原因分析

为了研究某660 MW火电锅炉末级再热器管失效的原因,对失效管进行了宏观检查、化学成分分析、力学性能测试、金相组织检验及断口分析等试验。结果表明:爆口管爆口张开较大,开口长度约200 mm,爆口一侧吹损减薄,边缘锋利,另一侧无明显减薄,边缘粗糙;断口截面由减薄侧向无减薄侧形成放射扩展线;材质HR3C开裂管化学成分C,Si,Mn,P,S含量符合ASME SA-213的标准要求;硬度及室温时拉伸性能R_(m)(772 MPa)、R_(p0.2)(373 MPa)符合ASME SA-213的标准要求;高温(650℃)时拉伸性能R_(m)(482 MPa)、R_(p0.2)(212 MPa)符合GB/T 5310-2017标准要求,但室温和高温(650℃)拉伸试样断口及爆口均以沿晶脆断为主,且压扁试验中,试样出现开裂,反映出失效管子具有较大的脆性;镍基合金焊材的选用符合焊接要求。管子固定块焊缝熔合区存在咬边、未熔合等焊接缺陷,且焊趾处过渡不光滑。裂纹优先在脆性较大的HR3C材质的管子与固定块焊接的焊趾处形成,裂纹穿透管壁后高压蒸汽溢出,对临近的Super304H管子造成了吹损,导致后者减薄爆管。针对上述问题,从焊接质量、监督运行方面给出了具体的建议措施。

锅炉减温水管道破裂原因分析及预防

某火电锅炉减温水管道大小头发生破裂,通过对大小头取样进行宏观检查、化学成分分析、硬度测试、能谱分析等试验,对大小头破裂原因进行了分析。结果表明,大小头内部发生流动加速腐蚀(FAC)导致壁厚减薄,使得其强度不能满足管道内压力要求,最终导致了其在高温高压下强度不足而破裂。基于上述失效原因,对管道发生FAC的影响因素及预防措施进行了探讨,并提出了预防电站锅炉管道FAC失效的具体建议。

长时服役后HR3C钢析出相变化及对硬度的影响

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜等(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)等技术对未服役样品和服役时长分别为15 501、35 564、67 705 h的HR3C钢样品进行微观组织结构观察,同时对相应条件下的HR3C钢的硬度进行了测量与分析讨论。结果表明,HR3C钢晶界上出现连续分布且尺寸相近的M_(23)C_(6)相,随着服役时间的增加发展成不均匀的粗化链状结构;同时在晶粒内部出现纳米级的二次NbCrN相和M_(23)C_(6)相,这种纳米级析出相产生的析出强化效应是HR3C钢硬度值增加的主要原因。