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。

腐蚀钢筋混凝土结构研究现状及展望

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构承载力降低、耐久性下降的主要原因之一。对国内外腐蚀钢筋混凝土的相关研究进行了归纳概括,总结了由钢筋锈蚀给现有混凝土结构所带来的危害,明确了研究腐蚀钢筋混凝土结构的现实意义。通过对钢筋腐蚀机理的论述,阐明了钢筋锈蚀对于结构承载力破坏的原因。分别从锈蚀钢筋力学特性、混凝土保护层破损、钢筋与混凝土界面粘结力衰退3个角度分析总结了现有腐蚀钢筋混凝土力学特性研究的方法、进展以及存在的困难。在阐述了影响钢筋锈蚀的因素同时,列举了目前钢筋混凝土构件防护技术的研究状况,提出了依据试验数据、通用数值方法模拟钢筋混凝土界面粘结破坏计算腐蚀钢筋混凝土结构承载力衰减情况,以更好地指导后期结构的防护工作。

绿化混凝土关键问题的研究现状及展望

为推进我国绿化混凝土的研究进展与推广,采用归纳总结的方法,对绿化混凝土现阶段的研究状况进行了总结概括,并针对绿化混凝土的四大主要问题——孔隙率、孔隙盐碱环境、强度、种植问题进行了深入了解和探讨。通过研究,确定了最低孔隙率及孔隙率的种类、中和处理孔隙盐碱环境的方法,强度的影响因素以及草种、种植方式选择。并结合工程实例,分析了绿化混凝土的不足。提出优化绿化混凝土结构形式,建立混凝土—根力学模型,通过数值模拟,以加快绿化混凝土的研究。

蒸汽发生器安全端焊接接头应力强度因子计算

推导含初始应力场的扩展有限元(XFEM)弱形式,并应用到焊接导致的残余应力场下裂纹问题数值模拟中。采用互作用积分策略以获得更精确的计算应力强度因子(SIF)。在此基础上,分析蒸汽发生器(SG)安全端异种金属接头在焊接残余应力场下SIF随裂纹深度的变化情况。研究发现,随着焊接接头内侧裂纹的不断深入,SIF先增大、后减小,这表明材料对裂纹扩展的抗力是先增大、后减小的过程。初始应力场施加方法利用了XFEM在模拟裂纹扩展上的优势,避免了网格更新导致的重复计算。

多层材料均匀化及其在风机叶片中的应用

为了运用均匀化理论预测风机叶片的有效模量,首先,推导出完美界面两端的连续性关系,在此基础上将均匀化理论应用于分层材料;其次,通过有限元方法分别对多层结构叶片和均匀材料叶片进行极限载荷分析和模态分析;最终,将相应的数值结果进行比较,以验证均匀化理论模拟分层风力叶片的合理性。

循环流化床锅炉高温过热器泄漏原因分析

某电厂循环流化床锅炉用15CrMoG钢高温过热器在服役22 000h后的水压试验中发生泄漏。采用宏观检查、化学成分分析、硬度试验、金相检验、扫描电镜与能谱分析等方法对其泄漏原因进行了分析。同时,提出了相应的改进措施。结果表明:高温过热器管内电化学腐蚀和管外烟气腐蚀共同作用造成壁厚严重减薄,最终导致管道泄漏。

12Cr1MoVG高温过热器爆管失效分析

针对某火力发电厂运行13万h的12Cr1MoVG高温过热器管爆管的问题,对爆口管及相邻管取样进行了宏观检验、化学成分分析、力学性能测试及金相组织检验等试验分析,得出了过热器管爆管的原因。爆口管及相邻管弯头、弯头附近的进口侧及出口侧,显微组织均为铁素体+碳化物,珠光体球化级别已达5级,组织严重老化。管子内壁氧化皮厚度较大,其中,爆口管出口侧、相邻管出口侧和相邻管弯头的内壁氧化皮厚度分别已达548μm、516μm和583μm。根据管子内壁氧化皮厚度与运行温度的关系及氧化皮厚度测量数据,参考DL/T654-2009计算的爆口管出口侧、相邻管弯头的当量金属壁温分别已达582℃和585℃,超过了12Cr1MoVG的最高允许服役温度580℃,存在超温运行的情况。结合失效管段爆口边缘减薄量较小、爆口断面粗糙等特征,得出了管段爆管的主要原因为管段长时间超温运行,导致材料显微组织和力学性能显著劣化,最终引起强度不足而爆管。爆口出现一定的塑性变形,与管子爆破前出现了一定的短时超温有关,短时超温加速了爆管的发生。根据上述分析结论,从管段剩余寿命评估、氧化皮厚度定期监测、严格控制金属壁温等方面,提出了相应的预防措施。

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。