采用连铸坯制造的P92钢管性能试验研究

为评估采用连铸坯轧制的P92钢管的性能,对几家钢厂提供的3支采用连铸坯轧制的P92大直径厚壁钢管进行理化检测、625℃高温持久强度试验等。结果表明:采用连铸坯轧制的P92钢管的各项理化性能满足相关标准要求,625℃、10万h外推高温持久强度为93.1 MPa,高于规范推荐值。因此,连铸坯P92钢管已具备工程应用条件,可降低产业链成本。

P92无缝钢管内表面裂纹分析及工艺优化

采用斜轧穿孔工艺生产大口径P92铁素体耐热无缝钢管过程中,钢管内表面易产生细小裂纹。通过金相分析、高温相变计算和高温加热试验等研究表明,内表面裂纹产生的主要原因是:中心有通孔的P92管坯在坯料加热过程中,由于加热温度过高和在炉时间过长(即表面氧化脱碳加重),导致管坯通孔近内壁产生大量的高温δ-铁素体相,管坯在随后的斜轧穿孔中,裂纹在塑性较差的高温δ-铁素体处产生和扩展。根据内表面裂纹的产生机制,通过对P92钢管化学成分的铬当量、镍当量按Cr_(eq)<13%、Ni_(eq)>4%进行控制,坯料保温温度由原工艺的1220~1250℃降为1190~1220℃,对穿孔机轧辊转速、辊距和顶伸量参数优化等工艺改进措施,有效地解决了大口径P92无缝钢管内表面易产生裂纹的问题,提高了P92无缝钢管的成材率和生产效率。

超超临界机组P92钢管件的国产化研究

对超超临界机组P92钢管件研制的国内外现状进行了分析,重点介绍了国网北京电力建设研究院电站技术中心在P92钢焊接工艺、热压工艺、热处理工艺方面进行的探索,以及典型管件产品的试制情况和有关验证试验。P92钢管件国产化研究的成功,将改变目前国内超超临界机组P92钢管件单纯依靠进口的局面,应用前景广阔,具有相当可观的经济效益和社会效益。

大口径P92厚壁管斜轧穿孔分层缺陷形成倾向性研究

在测定P92钢高温流动应力和热物性参数的基础上,借助于有限元软件MSC.Superform对大口径P92厚壁管二辊斜轧穿孔过程进行3D热力耦合模拟;采用Oyane韧性断裂准则分析轧件损伤场及钢管分层缺陷的倾向性,发现与顶头前端接触的轧件內表皮下一定深度区域存在破裂高危带。研究了送进角对损伤场的影响,结果表明:轧件最大损伤特征值随送进角的增大而减小,发生分层缺陷的倾向性降低。

工艺参数对二辊斜轧延伸大口径P92厚壁管分层缺陷的影响

针对二辊斜轧延伸485 mm×73 mm大口径厚壁P92(9Cr-0.5Mo-1.8WVNb)无缝钢管频繁发生的分层缺陷,采用3D热力耦合模拟和Oyane韧性断裂准则,对斜轧延伸过程中轧件的应力应变和损伤特征场的分布特点进行了分析,并系统地研究了不同工艺参数对分层缺陷形成倾向性的交互影响规律.提出了减轻或避免分层缺陷的有效措施,并对穿孔工艺参数进行了优化.研究结果表明,轧件最大损伤特征值随轧辊转速的降低、送进角、轧辊入口锥角和管坯通孔直径的增大而减小,轧件发生分层缺陷的倾向性降低.轧件的最大损伤特征值由工艺优化前的0.377 9降至优化后的0.285 7.现场生产探伤数据对模拟结果进行了验证,采用优化后的工艺参数所生产的钢管成品合格率从原来的88.9%提高到97.2%.

进口P92钢管理化性能评价

我国发电机组管道用P92钢管大量进口,为此对天津口岸进口的P92钢管的理化性能进行了检验和分析评价。55批进口P92钢管的化学元素、机械性能及显微组织试验数据的统计分析结果表明,进口的P92钢管机械性能稳定,具有硫元素含量较低,铬当量水平适当,夹杂物等级低等优点。同时,存在铬元素含量较低,N、B元素配比不良的问题。

显微组织对P92钢蒸汽管道焊缝区蠕变裂纹扩展速率的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对1000 MW超超临界发电机组P92钢再热蒸汽管道焊缝区的显微组织及其对蠕变裂纹扩展速率的影响进行了深入的研究。结果表明,试验用P92钢蒸汽管道焊缝区为回火马氏体组织,其组织极不均匀,主要表现在马氏体的回复程度相差较大。马氏体回复程度越低,板条形态保持得越好,板条越细密,蠕变裂纹扩展速率就越小。在焊缝区,原奥氏体晶界、马氏体板条界及亚晶界上主要分布有两种析出相,即富含钨、钼的Laves相和富含铬的M_(23)C_6型碳化物;而在焊缝区晶体内部除有上述两种析出相外,还有富含钒、铌的MX型碳化物,且Laves相总伴生在M_(23)C_6型碳化物处。

长期服役后超超临界机组P92钢焊接接头焊缝金属中微裂纹的特征

利用光学显微镜、扫描电镜以及能谱仪对超超临界机组服役8 000h后的主蒸汽管道P92钢焊接接头焊缝金属中的微裂纹进行了观察,分析了微裂纹的形态、分布和性质。结果表明:P92钢焊接接头焊缝金属中的微裂纹呈蠕虫状断续分布,走向既有沿晶又有穿晶;在裂纹尖端区域有大量析出相;微裂纹的产生与应力和微区的组织状态有关,它起源于焊接过程中的低温区,是由微小脆化裂纹在应力场的作用下相互连接而形成的。

P92钢主蒸汽管道焊缝缺陷检测与修复

采用表面探伤和超声波探伤方法对P92钢主蒸汽管道焊缝进行缺陷检测,能够有效的检验出气孔、夹渣、未熔合等类型缺陷,经挖补缺陷消除,通过科学的焊接工艺制定及严格的焊后热处理工艺控制,保证了焊接修复质量,消除了主蒸汽管道焊缝缺陷存在的隐患,为机组的安全运行提供了保证。

国内外P92钢短时高温拉伸性能及断口形貌分析

P92钢因良好的综合性能常被用于锅炉高温部件,其高温力学性能高低直接影响使用寿命.针对此,对国内外P92钢进行400~650℃短时高温拉伸实验,并分析国内外材料的高温力学性能及断裂机制.结果表明,相同拉伸温度下,国外材料比国内材料的强度稍高,塑韧性稍低.当拉伸温度为400℃时,国内外P92钢抗拉强度分别为535,573 MPa,屈服强度分别为425,465 MPa.国内外P92钢在高温拉伸时,拉伸断口中存在大量韧窝、塑孔及少量撕裂棱,断裂形式均为韧性断裂.

P92钢管焊接温度场和残余应力数值模拟

基于ANSYS大型有限元分析软件,建立了合适的有限元模型,对SA335-P92钢管的焊接残余应力进行了模拟,并将残余应力模拟结果与试验结果进行了对比。结果表明,在焊接态下,焊缝区域周向残余应力呈拉应力状态,拉应力最大值出现在热影响区,焊缝轴向应力呈压应力状态,往两侧靠近母材的热影响区应力状态逐渐由压应力转变为拉应力,随着距离焊缝中心距离的增加,残余应力水平均逐渐降低;热处理态下,焊缝区域周向残余应力分布规律与焊接态相似,焊缝轴向应力则由焊接态时的压应力变为拉应力,两侧热影响区由拉应力变为压应力,应力水平均较焊接态时明显降低;残余应力分布模拟值与实测值分布规律基本吻合,数值上略有差异,所建立的模型能较为准确的模拟焊后残余应力分布规律。

P92钢回火工艺控制

对工业生产用的热处理炉有效加热区进行了检定,发现在回火过程中炉膛内存在明显的温度差,炉膛底部温度明显偏低是造成P92钢管回火后硬度不合格的主要原因。在控温精确的小加热炉对P92钢进行了不同温度的回火试验,发现回火温度过低使马氏体板条未完全回火,亚结构未发生细化,因而其韧性较差,强度和硬度很高。随着回火温度的升高,亚结构细化,大量的强化物析出。过高的回火温度使马氏体板条由相互交错逐渐向与板条方向成同一方向转变,板条结构发生明显的回复,且析出相的强化作用下降,因而强度下降非常明显,韧性明显升高。

火电厂P92大口径厚壁管道焊接工艺重点及分析

针对P92大口径厚壁管道焊接施工中的接头冷裂纹、接头内部氧化、冲击韧性低等问题进行了分析,并基于分析结果提出了问题解决方法,最后对P92大口径厚壁管道焊接工艺各阶段的重点进行了说明,并通过了焊接试验验证。该P92焊接工艺重点研究及分析对于P92大口径厚壁管道焊接问题处理具有一定现实指导意义和应用价值。

基于计算机仿真的SA335-P92钢管局部焊后热处理温度场研究

基于ANSYS有限元分析软件,建立了SA335-P92钢管的局部焊后热处理有限元模型,对焊后热处理的温度场进行了模拟,并将模拟结果与试验结果进行了对比,分析了加热、保温、冷却不同阶段接头附近的温度场分布。结果表明,在P92钢管焊后热处理过程中,轴向方向上加热区域始终保持最高温度,保温区次之,而自然对流区温度较低;随着距焊缝中心轴向距离的增加温度逐渐降低。温度场模拟值与实测值较为吻合,表明建立的有限元模型可用于焊后热处理温度场模拟。在加热阶段,加热区域温度升高速率最快,保温区次之,自然对流区由于散热较快,温度升高速率较慢;保温阶段,随着保温时间的延长,钢管轴向温差和焊缝中心内外壁温差均逐渐减小。

P92钢蒸汽管道焊接接头中两裂纹相互作用的有限元分析

P92钢蒸汽管道焊接接头中易出现裂纹等缺陷,严重威胁着超超临界机组的安全运行,采用ANSYS Workbench软件建立了焊接接头中两半椭圆表面裂纹的有限元模型,并研究了两裂纹间距和次裂纹尺寸对主裂纹前缘应力强度因子的影响规律。研究结果表明,对于两共面的轴向裂纹和两共面的环向裂纹,次裂纹的存在增大主裂纹前缘的应力强度因子,而对于两非共面的轴向裂纹和两非共面的环向裂纹,次裂纹的存在则减小主裂纹前缘的应力强度因子,且这种作用随两裂纹间距的减小或次裂纹尺寸的增大而增强。对于中心连线与轴线平行的轴向与环向裂纹,当形状因子a/c=0.4时,环向裂纹的存在对轴向裂纹前缘应力强度因子的影响不大;但轴向裂纹的存在却增大环向裂纹前缘的应力强度因子,且这种作用随两裂纹间距的减小或轴向裂纹尺寸的增大而增强。当a/c=1.0时,一条裂纹的存在增大另一条裂纹前缘的应力强度因子,且这种作用随两裂纹间距的减小而略有增强;增大环向裂纹尺寸,其增大轴向裂纹前缘应力强度因子的作用略有增强;轴向裂纹尺寸对环向裂纹前缘应力强度因子的影响则取决于两裂纹间距。

SA335-P92大口径厚壁管道热处理工艺研究

在对P92钢焊接热处理工艺实验的探索过程中,发现了有效降低厚壁管道在热处理过程中内、外壁温差的方法。以此进行了大量实验,并对实验结果进行了总结,为现场厚壁P92管道热处理工艺的探索提供了一个全新的思路。

P92钢管高温持久试验及组织演变研究

在不同温度下,对P92钢管进行高温持久试验,并根据试验数据外推出其在625℃/10^(5)h的持久强度为103.8 MPa,说明P92钢管具有优异的高温持久性能.分析了P92钢管的金相组织及在高温下的组织演变情况.分析认为,由于P92高温持久试样长时间处于高温环境,马氏体板条发生粗化,板条内位错密度降低,析出相M_(23)C_(6)、MX发生了粗化;同时在高温应力状态下,随时间产生的金属间化合物Laves相降低了材料的持久强度.

P92钢的超声波检验

超(超)临界机组主蒸汽管道广泛应用P92钢,因此研究适当的对其的检验方法非常重要。对此,选用不同K值探头,对同厚度的P92钢和碳钢试块进行了声速测量,结果表明P92钢与碳钢的声速特性相似,对P92钢的超声波检验可以沿用碳钢超声波检验方法。

超超临界火电机组用大直径P92无缝钢管开发

介绍了超超临界火电机组用大直径P92无缝钢管的制造工艺及产品性能。通过优化化学成分、控制轧制温度、合理设计热处理制度等工艺控制措施,开发生产出P92钢管。该P92钢管具有组织结构均一,力学性能稳定和高温持久性能优异等特点,产品已应用于超超临界火电机组的四大管道及其他关键部件。

P92无缝钢管的研制

介绍了研制P92无缝钢管取得的成果和生产工艺特点。对研制的P92无缝钢管进行的高温拉伸性能和高温持久性能等性能评定结果表明:该无缝钢管具有均匀的金相组织,各项力学性能指标和工艺性能完全满足ASME SA 335/SA 335M标准规定和高温锅炉管道使用要求。