锅炉扁钢用免退火12Cr1MoV盘条控轧控冷工艺优化

为开发免球化退火扁钢用12Cr1MoV热轧盘条,基于形变诱导相变机理,采用830℃终轧温度和800℃的吐丝温度。通过抑制形变奥氏体晶粒回复和再结晶过程增加形变储能,促进奥氏体分解为铁素体和珠光体组织。同时配合轧后风冷辊道速度调节,实现分段控制冷却,延长盘条在630~750℃区间停留时间,可完全消除盘条中马氏体和贝氏体组织。试验结果为:热轧盘条抗拉强度从576 MPa降至520 MPa,断面收缩率从66%提高至74%,淬火组织的消除使盘条变形能力明显优化,避免少量或极少量马氏体组织无法协同变形而产生的心部孔洞或拉拔断裂,经用户多规格批量使用,未发生塑性开裂问题。

12Cr1MoV钢过热器管开裂原因

某公司服役的12Cr1MoV钢过热器管在较短的时间内发生开裂现象,采用宏观观察、化学成分分析、硬度测试、氢气含量分析、扫描电镜分析、金相检验等方法分析其断裂原因。结果表明:由于管坯内部存在原始疏松缺陷,穿孔轧制后缺陷位于钢管内壁;在钢管服役过程中,锅炉气中超标氢分子扩散渗入管壁,在内部缺陷处富集,过热管弯管段存在较大的残余应力,使缺陷处发生氢致应力腐蚀开裂,最终导致过热器管开裂。

12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变研究

采用热膨胀测试仪、激光共聚焦显微镜、显微硬度仪以及扫描电镜等手段,研究了12Cr1MoV珠光体耐热钢连续冷却相变,绘制了实验钢过冷奥氏体连续冷却转变(CCT)曲线,分析了冷却速率对冷却过程相变组织演变规律的影响。结果表明,冷却速率为0.5~30℃/s时,实验钢CCT曲线中会出现铁素体、珠光体、贝氏体以及马氏体四个相变区域。冷却速率为0.5~1℃/s时,转变产物由铁素体和珠光体组成;冷却速率为1.5~10℃/s时,转变产物主要是上贝氏体和铁素体;冷却速率为10~20℃/s,转变产物主要是上贝氏体、下贝氏体以及马氏体混合组织;冷却速率为30℃/s,转变产物主要由马氏体组成。冷却速率为1.5~20℃/s时,过冷奥氏体转变组织出现上贝氏体,会导致材料机械性能下降,容易导致裂纹形成和扩展。基于上述研究结果,提出降低12Cr1MoV钢连铸坯和热轧线下冷速措施,以减少上贝氏体组织,通过调整后棒材表面裂纹得到有效控制。

长时运行过热器12Cr1MoV钢管的内壁氧化层

采用扫描电镜分析、能谱分析、X射线衍射分析、透射电镜分析、X射线光电子能谱分析、力学性能测试等方法对长时运行过热器12Cr1MoV钢管的内壁氧化层进行研究。结果表明:高温服役条件下,12Cr1MoV钢管的晶界析出面心立方结构的Cr23C6碳化物,该碳化物呈弥散分布,使晶界得到强化;钢管基材与内壁氧化层界面未出现明显的分层现象;随着服役时间的延长,晶界Cr23C6碳化物呈链状聚集分布,碳化物逐渐增多,颗粒尺寸逐渐增大,氧化层组织疏松,且与金属基体之间存在明显的分界面。

高温高压蒸汽系统12Cr1MoV部件材质老化分析及剩余寿命评估

通过试验和理论分析,对高温高压蒸汽系统12Cr1MoV部件材质老化进行分析,并对材质严重老化的部件剩余寿命进行评估,及时掌控高温高压蒸汽系统12Cr1MoV部件的质量情况,采取合理的措施,防止因设备长期带病运行等各种不利因素而引起各类事故,从而提高设备安全运行的可靠性。

火烧温度和冷却方式对12Cr1MoV钢显微组织和力学性能的影响

将12Cr1MoV钢加热至不同温度(650,750,850,950,1050,1150℃)保温3 h并分别进行空冷和水冷来模拟火灾现场的火烧过程,采用金相检测、小冲杆试验、拉伸试验和硬度测试研究了火烧温度和冷却方式对试验钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:当火烧温度不高于750℃时,空冷和水冷方式下试验钢的显微组织均主要为铁素体、珠光体和碳化物,强度、断后伸长率和硬度随火烧温度的变化很小;在空冷方式下,当火烧温度高于750℃时,随着火烧温度升高,试验钢的晶粒尺寸变大,珠光体含量增加,使得强度增大,断后伸长率降低;在水冷方式下,当火烧温度高于750℃时,试验钢组织中出现马氏体,随着火烧温度升高,马氏体含量增加,试验钢强度和硬度提高,断后伸长率降低。

某四角切向燃烧锅炉12Cr1MoV钢高温过热器爆管失效模式研究

针对某电厂四角切向燃烧锅炉12Cr1MoV高温过热器管近年来发生多次爆管事故,结合其锅炉结构、爆管现场检验结果与爆管失效分析结果,研究其过热器爆管失效模式及机理。研究发现:过热器爆管均为过热失效,爆口位置主要在管屏迎烟侧,其迎烟侧和背烟侧材料力学性能、组织球化和氧化皮厚度普遍存在明显的差异。研究表明:在炉内高温烟气作用下,过热器局部管屏迎烟侧管壁超温,由此引起其组织球化、材料力学性能劣化、蠕变裂纹的生成,多项因素的叠加导致最终爆管。

耐热钢12Cr1MoV冲击不合分析及解决措施

针对首钢耐热钢12Cr1MoV厚规格钢板冲击不合的问题,取样进行了化学成分、夹杂物和金相组织检验并进行分析。检验和分析结果表明:首钢耐热钢12Cr1MoV厚规格钢板冲击功不合格的原因是:钢卷在热轧状态下产生了贝氏体组织,即钢的显微组织为铁素体+极细上贝氏体+极细粒状贝氏体,从而大大降低了钢的塑性和韧性,造成了材料冲击不合。根据分析结果提出了优化热轧工艺及改善缓冷工艺等措施。

12Cr1MoV钢受热面管的剩余寿命研究

对已运行10万h的某机组12Cr1MoV钢高温过热器受热面管进行理化检验,对比不同方法预测出的此管的剩余寿命。结果表明:该受热面管常规力学性能均符合标准要求,其损伤等级达到3级;损伤累积法的评估结果更能准确地反映材料的实际寿命;结合材料组织老化分析结果,综合评估此机组12Cr1MoV钢高温过热器受热面管的剩余寿命约为6.5万h。

超声冲击处理对服役态12Cr1MoV钢焊接接头的组织结构与性能影响

采用超声冲击(UIT)技术对在役12Cr1MoV钢焊接接头表面进行强化处理,分析了不同冲击参数下接头表面形貌、表层微观组织及硬度分布特征,并利用透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)技术对接头表面变形层的组织演化进行分析。结果表明:超声冲击处理能够改善服役态12Cr1MoV钢焊接接头焊趾区几何形貌并提高焊趾处几何过渡半径和焊趾处硬度值,相较未冲击试样,当采用UIT1和UIT2冲击参数处理时,焊趾处过渡半径分别提高了108.2%和116.4%,相应地,焊趾处硬度平均值分别增加了32.3%和34.9%(距表面0.1 mm深度内)。此外,通过试验证实超声冲击处理能够在服役态12Cr1MoV钢焊接接头表层引入梯度纳米晶结构层,且晶粒发生纳米化主要依靠位错滑移方式实现。

某660MW机组12Cr1MoV钢制水冷壁管失效原因分析

本文分析某660MW机组12Cr1MoV钢制水冷壁管失效原因,通过对失效水冷壁管的宏观检查、裂纹形貌观察、金相检验、硬度检验、接头结构和焊接工艺分析等。结果表明:该水冷壁管的裂纹位于接头的热影响区粗晶区,呈轴向分布;裂纹区域可见宏观裂纹、微裂纹和孔洞,可以确定该裂纹为焊接再热裂纹。该类裂纹产生的原因为接头结构不合理导致较大拘束应力,制造尺寸偏差导致较大附加应力、无焊后热处理工艺造成较大的焊接应力。最后根据失效原因提出合理建议,解决了该类12Cr1MoV钢制水冷壁接头的再热裂纹问题。

12Cr1MoV钢管球化4级性能分析及寿命评估

当蒸汽管12Cr1MoV钢管检验达到球化4级(完全球化)时,在运行管道上取样,分析材料各项性能,采用等温线外推法计算管道的剩余寿命,为提供科学依据。该案例为判断火电厂长期服役的高温蒸汽管道的性能情况、剩余寿命提供了方法。

12Cr1MoV钢高温时效过程中组织结构的演变

用Larson Miller参数对 12Cr1MoV钢进行了在不同温度与时间的高温时效模拟 ,研究了其显微组织和亚结构的演变。光学显微镜、扫描电镜及透射电镜的观察分析表明 ,在时效过程中的主要组织结构变化是珠光体的消散与分解 ,碳化物从固溶体中脱溶 ,碳化物粗化并向晶界转移以及晶粒长大。同时 ,位错密度下降并结成位错网络。

基于蠕变曲线的12Cr1MoV钢寿命外推计算方法

对广泛使用于电厂主蒸汽管道的 12Cr1MoV耐热钢的蠕变曲线进行了研究 ,将恒应力蠕变与恒载荷蠕变进行对比 ,证明θProjectionConcept方法可以成功地描述恒应力蠕变 ,但不适合恒载荷蠕变。根据 12Cr1MoV钢的恒载荷蠕变曲线 ,提出一种描述恒应力和恒载荷蠕变曲线的修正的θ法 ,从而可利用已有的大量恒载荷蠕变数据 ,有效地进行蠕变曲线的外推。此外在蠕变曲线外推的基础上 ,结合损伤力学分析和归一化处理 ,提出了高温部件寿命逐步外推法的概念 ,从而摆脱了以往寿命外推方法存在的种种局限性 ,如工况的波动、组织的变化、材料自身的差异等带来的误差 。

长期高温时效12Cr1MoV钢中碳化物组织结构

12Cr1MoV低合金耐热钢在540℃运行20万h后,材料中碳化物的组织结构发生显著变化.研究结果表明:材料中大量的碳化物沿晶界析出并聚集粗化,析出的碳化物主要为M23C6,同时存在少量的M6C,碳化物的沿晶界析出及其粗化是材料结构和性能发生恶化的主要原因;弥散的细小的富V碳化物MC(V4C3)在铁素体晶体内沉淀析出,有助于12Cr1MoV低合金耐热钢的性能和组织结构的稳定;珠光体组织中Fe3C发生球化和分解,但无明显聚集长大,并由原先的M3C型分解转变为MC型.

12Cr1MoV锅炉过热器管长期过热开裂原因分析

某厂的12Cr1MoV锅炉过热器管运行39 840 h后发生开裂。宏观检测发现有堵管现象,断口呈厚唇状,表面覆盖着氧化物。采用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、透射电子显微镜等测试方法对失效管进行检测。研究表明,堵管物的成分是Na3PO4、Fe2O3和NaFeO2;内壁氧化物在未堵管位置是Fe3O4,在堵管位置是Fe2O3。断口呈沿晶形貌,有沿晶界的二次裂纹和晶界孔洞。靠近裂纹和远离裂纹的金相组织相同,原始态的片状珠光体消失,碳化物在晶界聚集长大,组织发生了严重球化,晶界碳化物是M23C6型碳化物;根据电力行业标准评定材料球化级别为5级。由球化级别和运行时间估算壁温,得知过热器管超温运行。靠近裂纹和远离裂纹的试样的硬度值相近,数值较低,约为135 HV。12Cr1MoV锅炉过热器管的失效模式是高温蠕变开裂,失效主要是由内壁氧化层和堵管物造成的长期过热引起。

12Cr1MoV珠光体耐热钢长期服役中碳化物的变化及对性能的影响

采用电解萃取、X射线衍射和能谱分析等手段,对一个失效的12Cr1MoV钢过热器管中碳化物的变化、组织中主要碳化物的尺寸和所占比例对材料性能的影响进行了研究。结果表明:长期高温服役的珠光体耐热钢中碳化物的聚集、长大以及碳化物类型的转变是导致材料性能劣化的重要原因;碳化物分析可为实际生产中12Cr1MoV珠光体耐热钢的判废提供了一种新方法,该方法比珠光体球化等级分析方法更为可靠、实用。

12Cr1MoV钢主蒸汽管道运行19万小时后的组织性能评定

采用金相观察、碳化物类型及成分分析、力学性能检测等试验手段,对运行了19万小时的电厂用12Cr1MoV钢主蒸汽管道进行组织与性能评定。结果表明,碳化物在晶界和晶内均发生聚集,其类型从运行前的M3C、MC转变为M3C、MC、M7C3、M2C,但晶粒和碳化物没有长大的迹象,且未发现使其性能严重恶化的M23C6和M6C型碳化物。室温下,其强度和冲击韧性有所下降,但塑性无明显变化;高温下强度下降,但塑性和冲击韧性有所提高。总之,该管道的组织和性能仅发生了轻度劣化,可以继续安全运行。

耐热钢12Cr1MoV高温时效中的耗散结构

介绍了非平衡系统的自组织现象和耗散结构,概述了珠光体耐热钢12Cr1MoV原始组织结构非平衡状态的特征、高温时效后成分和组织结构变化的主要结果,并对材料发生自组织行为的条件作了具体分析.指出12Cr1MoV钢在高温长时时效中产生的3类耗散结构特征是:合金元素、碳的晶界偏聚及脱溶沉淀;碳化物由晶内无序分布状态到晶界上的有序分布;位错数量减少及有序的特征形态.

屏式过热器T23/12Cr1MoV异种钢接头失效分析

对某1 000 MW超超临界发电机组屏式过热器管屏进口段T23/12Cr1MoV异种钢焊接接头的失效进行了试验分析。宏观与微观检查表明,裂纹沿管子焊缝周向分布,开裂起始于12Cr1MoV管内壁粗晶粒热影响区,扩展至1/3厚度处进入焊缝,在焊缝中继续扩展至管子外壁。通过力学性能试验得出失效的主要原因是热影响区及焊缝的硬度高而塑韧性低,建议进行焊后热处理,以改善接头塑韧性和消除焊接残余应力。