超超临界机组耐热钢高温短时持久性能影响因素研究

某超超临界机组叶片使用的12%Cr系耐热钢调质处理后,常温力学性能及金相组织满足规范要求,但高温短时持久性能出现明显的分散性。为提高和稳定材料的高温持久性能,对典型的同炉次持久试样进行试验分析,以研究短时持久性能差异的影响因素。研究表明:材料短时持久断裂属于典型的蠕变断裂方式,短时持久强度下降与持久试验温度下板条间和晶界的碳化物粗化有密切关系,能谱分析进一步发现孔洞处脱落物B元素含量较高,达到19.98%,说明晶界的B在高温持久过程中开始向晶内迁移并形成含B的第二相质点,晶界强度明显削弱,在高温持久试验中会造成高温强度的迅速下降并快速断裂,断裂的位置大多是沿晶的,个别会在夹杂物或第二相造成的孔洞处萌生发展。

GH586合金热处理后的组织对短时持久强度的影响

通过改变热处理制度使合金获得不同的显微组织 ,研究了GH5 86合金高温短时持久寿命与显微组织的关系。结果表明 ,热处理后该合金高温短时持久寿命的变化与晶界碳化物浓度C及γ′相颗粒平均半径r的变化密切相关。在其它显微组织特征相同的条件下 ,随着C或 1/r增大 ,该合金在 85 0℃ ,5 80MPa及65 0MPa的持久寿命均呈线性持续增长 ,在 5 80MPa持久应力下这种依赖关系更显著。

1Cr11Co3W3NiMoVNbNB短时持久差异分析研究

为深入分析1Cr11Co3W3NiMoVNbNB真空热处理后短时持久差异较大情况,对典型的同批次差异较大持久试样进行组织、断口、硬度试验分析,得出:1Cr11Co3W3NiMoVNbNB短时持久断口为典型的延性断口;短时持久不合格的主要原因是在高温持久试验温度下发生了材料的高温硬度较快的下降,并从下降幅度最大的位置产生裂纹并扩展直至断裂。

Nb含量对2Cr11Mo1VNbN耐热钢的组织和性能的影响

利用Thermo-calc软件对2Cr11Mo1VNbN叶片钢在不同温度下的平衡析出相进行计算,并利用OM,SEM等方法对不同热处理制度和不同Nb含量下2Cr11Mo1VNbN叶片钢的力学性能和微观组织进行分析。结果表明,随Nb含量的增加,MX相数量明显增加,在晶界和晶内都有分布,过多的Nb加入,会导致大尺寸的颗粒或条片状一次NbC析出。Nb含量增加冲击性能略有降低,但会显著提高合金的短时持久性能,并且Nb含量在下限时,短时持久低于25h,不能满足供货要求。Nb含量一定时,淬火温度的提高,材料抗拉强度与屈服强度都增加,淬火温度达到1120℃时,强度达到最大且高温持久性能最佳。

1Cr11Co3W3NiMoVNbNB低硬度螺栓的失效分析

受发电公司委托,我司对其公司寄送的2号机组主蒸汽阀调门低硬度螺栓栓进行失效分析。我司对寄送螺栓进行切割取样,进行金相、硬度、化学元素、室温拉伸、室温冲击、短时高温持久性能试验。试验检测结果:试样金相组织为回火马氏体,金相组织存在碳化物粗化、马氏体板条位向分散的老化等老化特征。螺栓室温冲击性能符合规程要求,表明螺栓材料未出现室温脆化。在室温拉伸检测中,螺栓的屈服强。螺栓硬度低于规程下限。600℃短时高温持久性能检测,试验时间未达到>100h要求。表明该螺栓的高温持久性能已不满足设计要求,长期使用存在提前失效风险。根据试验结果,结合相关研究资料,综合分析认为,该材质引进时间较短,制造工艺未经过长期验证,存在优化空间,不排除存在批次性质量不稳定情况,在高温、高应力服役环境下出现了硬度、强度明显下降。

热处理工艺对12Cr钢组织与性能的影响

利用金相检测、室温拉伸、硬度和冲击检测等方法,研究了不同热处理工艺对12Cr钢组织及性能的影响。结果表明,淬火温度对12Cr钢热处理后的晶粒度影响显著,随淬火温度的升高,12Cr钢的晶粒逐渐长大,而其冲击性能明显改善,硬度也明显提高;随回火温度的上升,12Cr钢的强度逐渐降低。当淬火温度上升到1160℃时,晶粒度粗达3级;当回火温度超过700℃时,12Cr钢的短时持久性能明显恶化;在1100℃淬火,680℃回火时,获得均匀的板条状马氏体组织,短时持久性能最佳。