T92/Super304H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用钨极氩弧焊(GTAW)技术,采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝实施T92/Super304H异种钢焊接,并对接头的显微组织结构及力学性能进行测试分析。结果表明:T92侧热影响区(HAZ)中粗晶区析出大量的第二相颗粒,细晶区则为细小的索氏体组织;Super304H侧HAZ奥氏体晶粒长大,晶界析出明显;ERNiCr-3焊接的焊缝组织呈胞状结构,晶粒粗大;ERNiCrMo-3焊接的焊缝组织呈柱状晶组织特征。ERNiCrMo-3焊接的接头强度、塑性及硬度较大,拉伸断裂位于Super304H母材;而ERNiCr-3焊接的接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。

T92/Super304H异种钢焊接接头的性能研究

根据新型耐热钢T92和Super304H钢的焊接特点制定了适宜的焊接工艺,研究了焊制的T92/Su-per304H异种钢焊接接头的力学性能。结果表明,T92/Super304H异种钢接头的各项力学性均能满足使用要求。焊缝金属的韧性远低于T92钢侧热影响区,焊缝金属的结晶形态对焊缝韧性有很大的影响。焊接接头中焊缝金属的硬度值最高,而T92钢侧热影响区硬度最低,并且不同热影响区部位显微硬度变化较大,Super304H钢侧热影响区硬度变化不大。

新型耐热钢Super304H高温时效后的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射等手段并通过显微硬度和冲击实验，研究了Supre304H钢经750～1350℃时效后的微观组织和性能。结果表明：高温时效后Super304H钢的微观组织为7相＋析出相；随时效温度的不同，基体晶粒尺寸及析出相的种类、分布发生不同的变化。在750℃左右因微细沉淀强化及细晶组织使得显微硬度达到最大值，而后随温度升高以及析出相、晶粒尺寸与固溶元素的变化，显微硬度呈现先快速下降后缓慢下降的趋势；时效试样的冲击功值随温度升高在850℃左右，由于M28C6沿晶界大量析出导致晶界脆化而达到最低值，后又因析出相的再溶解致使晶界脆化效果趋弱而逐渐升高。

铜含量对Super304H钢持久性能的影响

研究了铜含量对Super30 4H钢持久性能的影响 ,对铜在钢中的作用机理进行了探讨。结果表明 ,随铜含量的增加 ,钢的持久强度增加 ,在质量分数为 4 %时强度和塑性均达到最高。钢中的主要强化相为富铜相、M2 3C6 、MC、M6 C。在时效过程中 ,固溶于奥氏体基体的铜以细小弥散球状富铜相的形式析出 ,形成富铜强化相。

T92/Super304H异种钢焊接接头组织分析

利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和X-射线衍射等方法研究了T92/Super304H异种钢焊接接头的微观组织。结果表明,焊缝金属的基体组织为奥氏体胞状树枝晶,组织中有析出相分布,其主要为M23C6和NbC;Super304H钢侧热影响区的组织亦为奥氏体+析出相,但析出相的种类为NbC、富Cu相和M23C6;而T92钢侧热影响区组织则为回火马氏体+析出相,析出相主要为M23C6,在熔合区两侧没出现明显的增碳脱碳层。

Super304H管材高温服役过程组织与性能的变化

通过室温拉伸、冲击试验、硬度测试、金相组织分析、扫描电镜及能谱分析等,对600℃超超临界锅炉用国产Super304H管材高温服役过程的微观组织和力学性能进行了试验分析.结果表明:与国产原始钢管相比,高温服役后国产Super304H管材的室温强度和硬度升高、塑性和韧性下降,焊接接头的强度、硬度、冲击韧性不断降低且明显低于同一服役时间的母材.服役30 000h以上后,管材的力学性能仍处于较高水平,基体组织稳定,晶粒未见长大,微观组织开始出现M23C6沿晶界呈链状分布的老化迹象.可见,国产Super304H管材组织状态良好,在目前600℃超超临界机组设计条件下可稳定运行,建议加强对国产Super304H管材焊接接头的金属监督.

Super304H奥氏体耐热钢微观组织研究

为了深入认识新型奥氏体耐热钢Super304H(0.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)的微观组织,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等手段,研究了Super304H钢合金元素的分布和析出相的组成及分布形态.试验结果表明,Super304H钢在供货状态下的显微组织由γ-基体和析出相组成.与传统的18-8不锈钢相比,这种奥氏体钢晶粒均匀细小,晶粒尺寸约46μm.析出相主要由Nb(C,N)和富铜相组成,Nb(C,N)有呈方向性分布的条块状和呈弥散分布的细小颗粒状两种形态,条块状的Nb(C,N)是软化过程中残留下来的,而弥散分布的是固溶处理及冷却过程中析出形成的.其中弥散分布的Nb(C,N)与富铜相对细化晶粒和改善钢的高温强度起重要作用,而多种复合强化机制使得Super304H钢具有优异的高温性能.

Super304H钢700℃时效后组织和韧性的变化

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和冲击试验机等研究了Super304H钢在700℃时效过程中的组织和韧性变化。结果表明:Super304H钢在时效过程中析出了M23C6碳化物,其析出量在时效初期快速增加,一定时间后析出量趋于稳定,M23C6主要在晶界上呈链状分布,随时间延长尺寸很快长大;M23C6的沿晶析出引起了Super304H钢的时效脆化,且M23C6析出量越多钢的时效脆化程度越大。

Super304H钢和TP304H钢晶间腐蚀敏感性研究

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super304H钢和TP304H钢的晶间腐蚀敏感性。结果表明,Super304H钢和TP304H钢的再活化率在同一个数量级上。Super304H钢和TP304H钢组织中都没有明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,因此二者具有优良的耐晶间腐蚀性能。

Super304H钢在650℃模拟烟气侧腐蚀行为实验

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)等方法研究了18-8系奥氏体钢Super304H在650℃模拟烟气侧环境中高温腐蚀行为。结果表明:Super304H钢试片腐蚀70、150、320和700 h后,腐蚀层的平均厚度分别为2.5、5.2、11.5和27.8mm;腐蚀层外层主要为疏松的Fe_2O_3,内层为相对致密的Cr_2O_3和内硫化产物。腐蚀150 h以后,试片表面保护性的Cr_2O_3膜逐渐剥落,内硫化产物在晶界处累积并膨胀,随着Fe向氧化膜扩散、溶解并继续向氧化膜外扩散,生成"瘤状"Fe_2O_3,最终成为多层的凸起腐蚀产物。随着腐蚀时间的延长,"瘤状"腐蚀产物粒径逐渐增大至10mm以上,更易破裂、剥落的腐蚀层导致试片的抗腐蚀性不断下降。

Super304H奥氏体不锈钢的抗高温氧化性能

采用称重法测得了Super304H和Super304HS两种奥氏体耐热不锈钢在不同温度下的高温氧化动力学曲线,研究发现:两种不锈钢的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Super304HS的抗氧化性能明显优于Super304H,而且Super304H在900℃时氧化100 h后,氧化膜明显脱落.利用扫描电镜、X射线衍射的方法对Super304H不锈钢氧化膜表面的形貌及结构进行了研究,结果表明:在700℃和800℃时,两种材料氧化膜组成相似,都是Cr2O3和少量尖晶石结构的FeCr2O4,Su-per304H钢在900℃时的氧化产物主要由Cr2O3,Fe2O3和尖晶石FeCr2O4组成,Super304HS在900℃时的氧化膜主要由Cr2O3和尖晶石FeCr2O4组成.

国产Super304H钢高温持久后微观组织与性能

为促进国产Super304H钢的推广应用,采用硬度测试、金相组织分析、透射电镜(TEM)分析、扫描电镜(SEM)和能谱(EDX)分析等对国产Super304H钢在600、650、700℃高温持久后的微观组织及性能进行了试验研究。结果表明:在高温持久过程中,国产Super304H钢基体组织稳定,晶粒无明显变化,其硬度的升高主要与第二相的析出有关,析出相主要为ε-Cu、二次Nb(C,N)和M23C6,细小弥散的ε-Cu、二次Nb(C,N)使Super304H具有较高的强度。Super304H钢在高温持久过程中的组织老化主要表现为M23C6在晶界聚集、沿晶界呈链状分布,以及颗粒尺寸粗化。国产Super304H钢持久10 000 h后,其强度、硬度仍处于较高水平,组织状态良好。

650℃时效不同时间后Super304H钢的显微组织

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电镜等研究了Super304H钢在650℃时效不同时间后的显微组织。结果表明:500 h内时效后Super304H钢的组织均为奥氏体和析出相,析出相主要由Nb(C,N)、富铜相和M_(23)C_6组成,而供货态没有M_(23)C_6;在时效初期析出相的析出速率相对较快,300 h后趋于稳定;随时效时间延长细小颗粒状Nb(C,N)和富铜相没有明显长大,M_(23)C_6的形态由细条状逐渐向链状、块状转变。

铝化物涂层改性Super304H钢在模拟锅炉煤灰/气环境中的腐蚀行为

利用粉末包埋法在Super304H钢表面制备了铝化物涂层,在模拟锅炉煤灰/气环境中对涂层改性前后的Super304H钢和HR3C钢分别进行了650,750℃腐蚀试验,对比分析了其腐蚀行为及腐蚀机制。结果表明:铝化物涂层主要由FeAl和Fe3Al相组成;在650℃腐蚀500h后,涂层改性前Super304H钢表面氧化膜出现大面积剥落,而涂层改性后的钢表面则形成了均匀致密的Al2O3膜;在750℃腐蚀时,涂层改性前Super304H钢在腐蚀200h后其表面氧化层完全剥落,而涂层改性后的钢经500h腐蚀后,表面氧化膜剥落较改性前的轻,比650℃时的严重;铝化物涂层提高了Super304H钢的耐腐蚀性能,但高铬含量的HR3C钢在650℃和750℃下均表现出更好的耐腐蚀性能。

Super304H奥氏体不锈钢晶间腐蚀的研究进展

Super304H奥氏体不锈钢(0.10C-18Cr-9Ni-3Cu-0.4Nb-0.08N)为超超临界机组过热器和再热器的首选材料之一,由于该钢含碳较高,服役温度(～650℃)为M_(23)C_6沿晶界析出的敏化温度,如何避免晶间腐蚀发生是Super304H钢主要研究课题。本文综述了国内外Super304H钢晶间腐蚀倾向的研究进展,包括晶间腐蚀机理,钢中合金元素特别是Nb/C,双固溶处理、稳定化处理,焊接工艺、600～700℃高温时效对该钢晶间腐蚀的影响和Super304H钢晶间腐蚀敏感性的表征方式。展望了Super304H钢的研究方向。

改善Super304H不锈钢抗晶间腐蚀性能的途径

首先从成分、结构特点、与贫Cr区的关系,以及界面、合金元素和应力状态对析出的影响等方面阐述了奥氏体不锈钢中M23C6的特性;然后以超超临界压力锅炉的过热器管和再热器管常用的奥氏体Super304H不锈钢为例,结合Super304H不锈钢的成分和特点,提出通过调整晶界工程、优化高温软化工艺、加速M23C6形成和增加去敏化工艺等方法来改善Super304H钢高晶间腐蚀的敏感性;最后指出研究Super304H不锈钢去敏化过程的规律是今后的研究方向。

Super304H不锈钢锅炉管评述

日本研制开发的、用于超(超)临界锅炉机组的新型Super304H奥氏体不锈钢管,在650℃的抗氧化性优于目前常用的SA-213TP304H和SA-213TP347H,相同条件下的氧化腐蚀深度仅为SA-213TP304H的一半,为SA-213TP347H的67%。试验证明,其焊接接头力学性能符合蒸汽锅炉安全技术监察规程和ASME相应规范要求。对该负的性能及特点进行较为详尽地评述介绍。最后的综合分析认为:该钢种作为我国超(超)临界锅炉机组的过热器和再热器管子材料是合适的。

SUPER304H奥氏体耐热钢焊接材料匹配与接头性能研究

分析了新型奥氏体耐热钢SUPER304H的焊接性及其焊接材料的匹配问题;采用NICRO82和ARCOS625镍基合金焊丝,TIG焊接方法焊制了该钢管接头,经过对试件接头力学性能、耐晶间腐蚀性能及组织特征等的分析和试验,表明SUPER304H钢采用镍基焊接材料焊接是可行的。

某电厂Super304H钢管晶间腐蚀开裂原因分析

某电厂Super304H钢过热器和再热器在机组试运行过程中,连接短管和管屏的焊接接头附近出现晶间腐蚀,导致多处泄漏。通过对材料化学成分分析、能谱分析、金相组织和扫描电镜观察,以及钢管敏化后的晶间腐蚀试验,结果表明:Super304H钢基体为等轴奥氏体组织,无论是否经过敏化处理,经晶间腐蚀试验并弯曲后均会出现开裂;钢管的含铌量与含碳量之比仅为5.4,碳含量偏高而铌含量偏低易导致晶间腐蚀,并且钢管在堆放过程中受到介质的腐蚀,焊缝收缩所产生的拉应力促进了裂纹的产生和扩展。

新型奥氏体耐热钢SUPER304H的焊材选择及焊接工艺

通过对SUPER304H钢的焊接性能分析,对其选用Thermanit617、YT-304H2种焊材焊接的工艺进行了重点阐述,为保证焊接接头的质量,主要措施包括:控制对口间隙和坡口打磨,防止产生未熔、内凹、焊瘤等缺陷;采用全过程持续充氩保护,防止根部焊缝氧化;控制热输入、采用层间水冷使层间温度在150℃以下,防止热裂纹等缺陷的产生。试验数据及工程实践均证明选用2种焊材中的任一种对保证SUPER304H焊接接头的综合力学性能均可行,前者可节省施工成本。