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。

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。

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。

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。

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。

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钢组织转变与剩余寿命预测

12Cr1MoV钢是国内电站锅炉等高温部件广泛采用的钢种。研究表明,对于在高温条件下运行的12Cr1MoV钢·T·(20+lgt来说,由于组织的劣化,导致持久性能的下降,这一过程可用Larson Miller法表示为:10-3r)=Z-blgσ-cσ,其中b,c是常数,Z是用于表征由于组织劣化而产生的组织变化参数。通过关联数种不同组织状态的12Cr1MoV材料的持久性能数据,研究了组织、持久性能与组织变化参数之间的关系,为高温构件剩余寿命的预测提供了一种新的分析方法。

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。

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蠕变性能的描述和外推

对广泛用于电厂主蒸汽管道的耐热钢12Cr1MoV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，证明原始的θ—ConceptProject方法可以成功地描述恒应力蠕变，但它不能用于恒载荷蠕变.根据12Cr1MoV钢的蠕变特性，提出一种修正的θ法，可以成功地描述恒应力和恒载荷蠕变曲线，从而可以利用已有大量的恒载荷蠕变数据，有效地进行的蠕变曲线的外推.

12Cr1MoV耐热钢管焊接温度场模拟与试验验证

为了得到珠光体耐热钢12Cr1MoV合理的钢管焊接热输入,准确预测焊接热影响区宽度,能够提供典型位置的热循环曲线,掌握和预测焊后热影响区及附近区域组织转变规律,采用ANSYS有限元软件对钢管焊接过程进行数值模拟,并将模拟结果与试验数据进行比较.结果表明,采集特征点热循环曲线与模拟结果非常吻合;焊接热影响区宽度模拟值与实测值基本一致;焊缝区以针状铁素体为主,热影响区主要是先共析铁素体和伪共析索氏体,过热区有少量铁素体和粒状贝氏体.

θ法预测12Cr1MoV钢主蒸汽管道材料剩余寿命

对已运行1．9×105h的电厂主蒸汽管道材料12Cr1MoV的蠕变曲线进行了研究分别以θ法和修正的θ法处理恒载荷蠕变数据，井将处理结果进行对比，结果表明，修正后的θ法可准确描述己运行材料的恒载荷曲线。

12Cr1MoV高温时效过程的动力学研究

对低碳低合金耐热钢12Cr1MoV在高温时效过程中,合金元素贫化以及从晶内向晶界扩散迁移、晶粒长大和脱溶沉淀的碳化物粒子粗化等成分、组织结构变化进行了研究,运用扩散理论、相变热力学和动力学理论对这些转变的规律进行分析和处理,并获得与实验相符合的结果.结果表明,合金元素的贫化和晶粒长大分别符合ΔC=K.t3/2和Dt=C.t1/2规律;通过Larson-Miller(P=T(C+lgt)热强参数的统一描述,指出了12Cr1MoV钢高温时效是持续而又缓慢的成分和组织结构逐渐变化(退化)的过程.

12Cr1MoV钢高温运行过程中组织和性能的研究

运用金相分析、SEM显微观察及力学性能测试方法分析研究电厂蒸汽管道12Cr1MoV钢在高温环境下长期运行对管材组织和性能的影响。结果表明,高温条件下长期运行,管材强度和塑性均有所下降,管材组织的不均匀性促进了珠光体的球化和碳化物的析出,拉伸断口出现准解理形态,管材的组织和性能发生了轻度劣化,但仍可以继续安全运行。

TP304H/12Cr1MoV异种钢管的瞬时液相扩散连接

用FeN iCrS iB(A)合金作中间层,氩气保护,对12Cr1MoV珠光体耐热钢和TP304H奥氏体不锈钢管进行了瞬时液相扩散连接。用正交试验的方法研究了工艺参数对接头组织和性能的影响,分析了TLP连接接头的显微组织、断口形貌、力学性能和元素分布,确定出了合适的连接工艺参数。研究结果表明,连接温度1 240℃,等温凝固时间3 m in,压力4 MPa时,接头的强度最高达到590 MPa,其断口呈韧性断裂特征。

高温运行后12Cr1MoV钢焊接接头的显微组织和力学性能

利用光学显微镜、拉伸和冲击试验机、显微硬度计等对高温运行前后12Cr1MoV钢焊接接头的组织及力学性能进行了研究。结果表明:高温运行后,焊接接头组织中除了原始组织中的铁素体和珠光体外,还出现颗粒状析出物,热影响区和焊缝处组织中出现了贝氏体;焊接接头的屈服强度和抗拉强度分别由高温运行前的455,625MPa下降为430和583MPa,平均冲击功从160J下降为124J;冲击断口上有许多裂纹,裂纹上有明显的台阶,断裂方式为塑性断裂;高温运行后母材和焊缝区的硬度分别为190,265HV,焊缝的硬度符合供货方技术要求,而母材硬度超标。

12Cr1MoV钢主蒸汽管道疲劳蠕变交互作用及断裂模式

在宏观力学性能与微观断裂模式相结合的基础上建立了断裂特征图。用它描述了12Cr1MoV钢在疲劳蠕变交互作用下的力学行为,并可用它了解断裂机构的主要因素及断裂(断裂寿命、应变速率)的变化规律。12Cr1MoV钢在588℃下的蠕变抗力较弱,它与疲劳抗力的比接近1。该材料的特征图上表现出较宽的FC(疲劳蠕变交互作用区),容易出现FCC(裂纹疲劳形核,蠕变扩展及断裂)断裂模式。经540℃,2×10~5h使用后,材料的疲劳蠕变交互作用性能剧烈降低,断裂模式也发生变化。