Incoloy800HT过热蒸汽管道焊接技术研究

Incoloy800HT材质在高温条件下具有良好的耐腐蚀性能,是高合金奥氏体耐热钢,在焊接时具有较高的热裂纹敏感性,易产生热裂纹。根据该材料特点,从进口管段材料验收、焊接材料复检、坡口制备、施焊要求等方面对焊接工艺进行了叙述,特别介绍了壁厚超过30mm时,如何在小的焊接能量下保证焊缝熔合良好。

Incoloy800H材料的盘管加热器的制作工艺

介绍了采用Incoloy800H特材制作的盘管式工业用电加热器的制作工艺。对制作过程中的热加工工艺、焊接工艺以及热处理工艺都做了简要的介绍。结合盘管的制作和使用要求以及材料本身的特殊性,对各个工艺环节的重点和难点做了说明,提出解决的方法,对可能出现的问题提出预防的措施。

Incoloy800H传热管抗晶间腐蚀性能研究

采用GB/T15260—94B法(即铜-硫酸铜-16%硫酸测定镍基合金的晶间腐蚀敏感性的方法)对国产Incoloy800H传热管在不同条件下的晶间腐蚀试验结果进行研究,并与进口Incoloy800H合金管的抗晶间腐蚀性能进行对比。分析结果表明,影响合金抗晶间腐蚀能力的主要因素是C、Ti含量,其敏感性随C含量的增加而递增,加入Ti元素是降低晶间腐蚀敏感性和防止晶间腐蚀的有效措施。

Incoloy800合金的高温微动磨损特性

采用PLINT高温微动磨损试验机,研究核电用管材Incoloy800合金的高温微动磨损机制和动力学特性。Incoloy800合金圆管试件与0Cr18Ni9不锈钢配副件圆柱体在水平面上垂直交叉接触,控制法向载荷为80N、位移幅值为2～20μm、循环次数为3×104次,在不同温度(25℃、300℃和400℃)下进行微动磨损试验。结果表明:当载荷、温度一定时,随着位移幅值的增大,Incoloy800合金的微动运行经历从部分滑移区向混合区和滑移区规律性的转变。温度升高并未对微动运行的区域特性以及部分滑移区的稳态摩擦系数产生显著影响,但在混合区和滑移区,稳态摩擦系数随温度的升高而明显降低。Incoloy800合金的高温微动磨损机制主要表现为摩擦氧化、磨粒磨损与剥层的共同作用。

Incoloy800H合金晶间腐蚀敏化条件试验

采用硫酸-硫酸铜腐刻试验和双环动电位电化学再活化(DL-EPR)试验研究Incoloy800H合金晶间腐蚀敏感性,分析敏化温度与敏化时间对Incoloy800H合金晶间腐蚀敏感性的影响。分别采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线能谱对Incoloy800H合金敏化试样的微观结构和DL-EPR测试后的表面形貌、表面元素进行表征。结果表明:随着敏化温度升高和敏化时间延长,Incoloy800H合金的晶间腐蚀敏感性先增大后减小,在750℃敏化处理4 h后Incoloy800H合金的敏化程度最大,再活化率达到71.8%;高温环境下,碳化物在Incoloy800H合金晶界析出形成贫铬区,导致Incoloy800H合金出现晶间腐蚀倾向;当敏化温度和敏化时间超过临界值时,贫铬区发生铬元素的自修复,晶间腐蚀敏感性显著减小。

核电站蒸汽发生器用Incoloy800H传热管抗晶间腐蚀性能研究

对核电站蒸汽发生器用Incoloy800H传热管在不同敏化条件下进行晶间腐蚀试验,结果表明,未经敏化处理而直接进行晶间腐蚀试验的试样未见明显宏观裂纹,而经敏化处理的试样发生了不同程度的宏观裂纹,且敏化时间越长,裂纹倾向越严重。因此,为提高Incoloy800H传热管的抗晶间腐蚀能力,应降低C含量,提高Ti含量,同时严格控制介质的环境,以避免传热管晶间腐蚀裂纹的发生。

应力和水化学参数对Incoloy800H合金晶间腐蚀的影响试验

应用静态浸泡和动电位极化曲线测量,并结合金相显微镜观察,试验研究了某核电机组蒸汽发生器启动过程中应力和水化学参数对Incoloy800H合金晶间腐蚀的影响。结果表明:应力作用显著提高了Incoloy800H合金晶间腐蚀敏感性,且随着应力增大晶间腐蚀敏感性增强;氯离子质量浓度、溶解氧量和p H值等水化学参数对Incoloy800H合金晶间腐蚀具有显著影响,降低氯离子质量浓度和溶解氧量、提高p H值,可有效抑制Incoloy800H合金晶间腐蚀的发生。

Incoloy800H合金在高温纯水蒸气中的氧化行为

采用不连续称重法、X射线衍射及扫描电子显微镜等研究了Incoloy800H合金在750℃和850℃纯水蒸气中的氧化行为。结果表明:试验合金的氧化动力学近似遵循抛物线规律,温度升高后其氧化急剧加速;在750℃蒸汽中氧化后,试验合金表面形成以(Cr,Mn)_2O_3为主的氧化膜,其上分布着不连续呈突起状的Fe_3O_4,在氧化膜下方基体中的铬被内氧化为Cr_2O_3;在850℃蒸汽中氧化后,试验合金表面形成双层氧化膜,外层为薄的(Fe,Mn)_3O_4,内层为厚的(Cr,Mn)_2O_3,氧化膜下方基体中的铝沿晶界发生内氧化生成Al2O3。

Incoloy800HT材料的焊接工艺评定

从焊接方法及焊接材料选择、坡口制备、焊件表面清理、焊丝清理及焊条烘干、焊接、无损检测、热处理等方面对焊接工艺进行评定。根据施焊、检验试验情况出具焊接工艺评定报告,编制焊接工艺规程和专项焊接工艺及热处理工艺,用于指导工程施工,确保焊接质量。

热变形工艺对Incoloy800H合金微观组织的影响

为提高Incoloy800H合金的质量,在Gleeble-3800热模拟试验机上,采用等温压缩的方法,研究了Incoloy800H合金的热变形行为。试验结果表明,在950～1 200℃,变形量为10%～60%,变形速率为1s-1试验条件范围内,合金具有良好的塑性,变形后试样表面质量良好;试样发生明显动态再结晶,温度越高,变形量越大,再结晶孕育期越短。该合金析出相多为TiC,TiN和Cr的碳化物,呈薄片状、菱形或不规则块状,尺寸大多在2～3μm。固溶处理后,基体析出大量的弥散细小的碳化物,在晶界处为薄片状,为裂纹易于产生与扩展的区域,对组织性能不利。

Incoloy800合金轧制变形的数值模拟及组织与性能研究

利用Deform软件建立了Incoloy800合金双辊轧机轧制的三维有限元模型,分析了Incoloy800合金在不同轧制温度下多道次轧制过程中的金属变形流动规律、应力应变场和轧制力的分布和特点,同时研究了不同温度轧制处理的Incoloy800合金大变形后的微观组织演变和力学性能。结果表明,在热轧过程中Incoloy800合金表面与轧辊接触区域的等效应力较大,并且从塑性变形区中间位置向两边呈逐渐减小趋势。随着轧制道次增加,稳定变形阶段载荷增大且变形更加均匀。与铸态和固溶态相比,大变形热轧处理后Incoloy800合金的强度明显提升,但伸长率降低明显,塑性变形能力下降。不同温度轧制后,Incoloy800合金的微观组织呈现沿轧制方向的纤维状轧制变形带组织;随着变形温度升高,晶粒长大,晶内析出相增多,当增加到800℃时发生动态再结晶。

高温烟道Incoloy800H波纹管失效分析

采用不同的分析技术,对失效Incoloy80 0H波纹管材料的化学成分、微观组织、力学性能及失效波纹管裂纹与断口、波纹管上腐蚀产物进行了分析试验。结果表明:高温用Incoloy80 0H波纹管失效原因是碳化物大量在基体晶界析出、晶界两侧的贫铬区发生高温氧化以及晶界吸硫。

Incoloy800H合金大型电渣扁锭的铸态组织研究

对耐蚀合金Incoloy800H大型电渣扁锭进行了低倍组织、高倍组织和元素偏析等分析,掌握了其铸态组织形貌及成分偏析的特点,为今后耐蚀合金大型电渣扁锭开发作参考和指导。

退火温度对Incoloy800合金晶间腐蚀敏感性的影响

用草酸腐刻、双环动电位电化学再活化(DL-EPR)及电化学阻抗谱(EIS)3种方法评价了不同温度(550～800℃)退火处理4 h后Incoloy800合金的晶间腐蚀敏感性,研究了退火温度对Incoloy800合金晶间腐蚀敏感性的影响。分别用光学显微镜(OPM)和扫描电子显微镜(SEM)观察了敏化样品经草酸腐刻后的微观结构和DL-EPR测试后的表面形貌。结果表明3种方法评价结果一致,随着退火温度升高,Incoloy800合金的敏化度先增大后减小,在650和700℃下退火4 h后高度敏化,再活化率Ra均大于30%,而在800℃退火4 h后未被敏化。

核电厂用蒸汽发生器Incoloy800H传热管首次国产化实践

介绍了核电厂用蒸汽发生器Incoloy800H传热管首次国产化工艺,对试制的Incoloy800H传热管的化学成分、金相组织、常规力学性能和抗晶间腐蚀性能进行了分析,开展了约5100台时675℃高温持久试验性能试验,外推了6000 h的高温持久强度极限,上述试验结果均满足设计要求。

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。

转化炉Incoloy800猪尾管爆裂失效分析

某转化炉猪尾管运行过程中发生了断裂失效,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、化学分析等方法对断裂的管子进行了失效分析。结果表明,其化学成分满足Incoloy800化工设备要求,组织为奥氏体+碳化物析出相;裂纹沿壁面轴向平行分布,开裂自内壁面起裂,沿裂纹周围析出物含量远高于非裂纹处,内壁侧裂纹断口相对于芯部和外壁侧的裂纹断口平滑,腐蚀产物主要为铬、铁等的氧化物。高温腐蚀疲劳是导致猪尾管断裂失效的主要原因。

Incoloy800H钢管焊接的开发与应用

本文介绍了Incoloy800H钢管焊接技术的开发及其应用情况,并对其技术、经济效果进行了分析评价。

氘在Incoloy800H合金材料中的扩散渗透行为

采用气相渗透技术研究了氘在Incoloy800H合金材料中的扩散渗透行为,利用高温气相渗透实验装置和四极质谱仪测定了450~600℃温度范围内、氘压110kPa下氘的渗透实验曲线,计算得到了氘在Incoloy800H合金材料中的渗透率和扩散系数。结果表明,渗透扩散过程为扩散控制,得到的渗透率、扩散系数与温度的关系式均符合Arrhenius关系。

制氢转化炉Incoloy800H合金下猪尾管断裂分析

对使用3年的Incoloy800H合金的天然气制氢转化炉猪尾管开裂进行了失效分析,通过金相和扫描电镜断口分析,确定了长时间过热和结构应力过大是造成其寿命大大缩短并最终导致该猪尾管发生了蠕变开裂和内外壁面晶间氧化开裂的主要原因。