长期高温服役后HP40Nb钢炉管的组织及剩余寿命

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、拉伸及冲击试验机等对服役15a的制氢转化炉中HP40Nb钢炉管的显微组织和力学性能进行了研究,依据高温持久试验结果估算了炉管剩余寿命。结果表明:长期高温服役后,炉管钢组织中晶界粗化并有G相析出,晶内二次碳化物析出明显,近内壁、近外壁和基体中均出现蠕变孔洞,近内壁和近外壁发生氧化和贫铬,外壁形成脱碳层;与原始铸态炉管相比,长期高温服役后炉管的室温抗拉强度降幅超30%,高温抗拉强度降幅约18%,室温冲击功下降明显,剩余寿命不足1a。

HP40Nb合金钢高温劣化的非线性超声评价

耐高温合金材料在服役过程中会发生高温劣化,主要表现为微观组织结构的变化,从而导致在其中传播的超声波能产生显著的高次谐波。针对HP40Nb合金钢材料高温劣化的检测及评价,提出采用归一化超声纵波非线性参量来表征材料的高温损伤状态。对HP40Nb损伤试样进行了非线性超声信号的测量结果显示,归一化超声纵波的非线性参量随着材料高温加载时间呈现出显著的上升-平稳-下降趋势。对材料微观组织演化过程进行了扫描电镜(SEM)的观察和分析,结果表明,超声非线性参量在早期阶段的上升与HP40Nb材料高温加载过程中相等第二相的析出和聚集密切相关;其在后期阶段的下降归因于析出相的减少和脱落以及微孔洞的产生。由此可见,非线性超声对HP40Nb材料高温劣化后微观组织的变化非常敏感。

热浸镀Al-10Si-1Ce的HP40Nb钢微观组织及高温氧化行为研究

采用SEM、EDS和XRD等方法,研究了HP40Nb钢热浸镀Al-10Si-1Ce合金的初始镀层、扩散处理渗层、高温氧化渗层的微观组织特征和抗高温氧化性能。结果表明:热浸镀层由初生α-Al,(α-Al+Si)共晶组织的外层和(Fe,Cr,Ni)2(Al,Si)5相的内层组成。热浸镀试样分别在800、900、1 000℃下进行4h扩散处理后,渗层中各层呈现不同的显微组织特征,且表面生成了不同氧化物:θ-Al_2O_3,θ-Al_2O_3+α-Al_2O_3,α-Al_2O_3。不同温度扩散处理的试样经1 000℃/360h高温氧化后,渗层均由外层(NiAl+Cr3Si)和内层(σ、α+Ni3Al)组成。1 000℃/4h扩散处理的试样在高温氧化过程中平均氧化速率最小、抗氧化性能最好,其原因是表面致密的单一α-Al_2O_3阻碍了氧化的进行。

HP40Nb奥氏体钢高温时效试验

HP40Nb离心铸造奥氏体耐热钢因为具有良好的高温性能而常用于制造乙烯裂解炉管。本文一方面了研究时效时间对HP40Nb乙烯裂解炉管材料力学性能的影响,另一方面研究时效温度对材料微观组织的影响。结果表明:HP40Nb钢抗拉强度、屈服强度、延伸率随着时效时间的延长而降低,微观组织随时效时间延长持续恶化。时效温度降低,材料微观组织劣化速度显著降低,并以此建议HP40Nb材料实际服役温度不宜超过1100℃,给现场操作提供了参考意见。