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。

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。

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 。

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。

12Cr1MoV钢高温时效中组织结构变化的原子扩散分析

试验了成分 (% )为 :0 0 95C 1 0 0Cr 0 31Mo 0 2 2V的 12Cr1MoV珠光体耐热钢在 6 5 0～ 75 0℃ 1 4 2～ 873h时效时钢中合金元素的扩散、位错亚结构以及碳化物大小、数量和分布。并运用原子扩散无规行走理论计算了在对应不同Larson Miller指数P值的不同温度和时间下时效时钢中合金元素的扩散距离。结果表明 ,扩散分析的结果与试验材料成分和各种结构单元特征尺寸范围内组织结构的变化相一致 ;而且 12Cr1MoV钢在 5 0 0℃以上时效时 ,铬、钼原子的扩散与迁移距离显著 ,为 10～ 38μm ,远大于迁移距离约为 0 5 μm的钒原子。这从动力学角度说明钒是通过弥散强化提高 12Cr1MoV钢热强性的主要元素之一。

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。

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。

15CrMo钢和12Cr1MoV钢的快速金相制样方法

对15CrMo钢和12Cr1MoV钢的快速金相制样方法进行了探索,确定了一种磨抛光侵蚀剂法。结果表明:采用由25mL蒸馏水、30mL双氧水、2mL氢氟酸和2g草酸配置的磨抛光侵蚀剂,在室温下侵蚀试样约60s,能够清晰地显示出15CrMo钢和12Cr1MoV钢的显微组织;该方法具有操作简单、耗时少、不受部件位置和形状限制等优点,可极大地提高现场金相制样的效率。

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。

12Cr1MoV钢主蒸汽管道剩余寿命评估

通过试验研究了某热电厂服役23年的12Cr1MoV主蒸汽管道强度、韧性、蠕变断裂强度等材料性能的变化,并经金相检验确定材 料所受损伤为中度球化,最后预测材料还有9.3万小时剩余寿命。

12Cr1MoV钢在保载条件下的疲劳蠕变交互作用断裂特征图

本研究采用模拟实际载荷谱的力学试验,结合断口形貌分析,建立了在保载条件下的火力发电厂主蒸气管道材料12Cr1MoV钢的疲劳蠕变交互作用断裂特征图。并在此基础上获得作为寿命预测依据的蠕变断裂寿命和保载时间的依赖关系,为电厂安全运行提供可靠依据。

焊后热处理对12Cr1MoV钢焊缝组织和性能影响

采用D856-10焊条对12Cr1MoV钢进行焊接,通过金相观察、冲击试验和扫描电镜分析,研究了焊后直接空冷及焊后不同回火保温时间对12Cr1MoV钢焊缝显微组织、冲击韧性和断口形貌的影响。结果表明:焊后空冷条件下,焊缝主要为粗大的片状马氏体,脆性较高,缺口冲击韧性最低,为18 J,断面出现大面积的扩展区,且呈放射花样,断口韧窝较浅,表现为典型的解理断裂。焊后随着回火保温时间的延长,焊缝逐渐转变为细小的板条状回火马氏体及粒状回火索氏体,焊缝缺口冲击韧性明显改善,同时焊缝断面出现部分纤维区和剪切唇。当焊后热处理条件为750℃×6 h时,焊缝主要为分布均匀的粒状回火索氏体,韧性较高,为45 J,断面的断裂韧窝数量较多,表现为准解理断裂。

热处理时间对12Cr1MoV钢微观组织和性能的影响

用SEM、金相分析及力学性能测试研究了12Cr1MoV钢在550℃保温不同时间后的微观组织和性能。结果表明:随保温时间的延长,12Cr1MoV钢的抗拉强度逐渐升高;屈服强度、伸长率、断面收缩率和冲击韧度均先降低后升高,在保温600 h时达到最低值,钢材脆性最大,其显微组织由回火马氏体转变为低碳板条束贝氏体。12Cr1MoV的断裂特性由保温前的韧性断裂转变为脆性断裂,而保温600 h后又恢复为韧性断裂。

12Cr1MoV钢金相图像处理技术的研究

本文以火力发电厂的珠光体型耐热钢12Cr1MoV钢为研究对象,12Cr1MoV钢在长期高温和应力作用下会发生组织的变化,珠光体不断球化,钢管显微组织形貌特征反映了钢管老化的严重程度。本试验制取了12Cr1MoV钢金相的试样,并利用金相显微镜进行图像采集,分析了图像预处理,图像增强,图像平滑滤波,图像分割等相关算法,对珠光体边缘进行检测,为利用标准图谱对12Cr1MoV钢珠光体球化程度进行评级提供准确的依据。

12Cr1MoV钢碳化物粗化动力学研究

锅炉管的失效分析和寿命预测需要了解管段的实际使用温度状况。显微组织的粗化（老化）直接与使用时间和温度相关，因而可通过研究碳化物粗化动力学及测定碳化物尺寸来评定管段平均使用温度。本文介绍了12Cr1MoV钢碳化物粗化动力学模型，并提出评定寿命的“极限尺寸”模型。

12Cr2Mo1和12Cr1MoV钢的回火脆性研究

回火脆化是Cr-Mo钢最严重的失效形式。文中对12Cr2Mo1和12Cr1MoV钢进行低温系列冲击试验,确定其韧脆转变温度(DBTT)。结合P的非平衡晶界偏聚理论,分析回火脆性的主要影响因素。运用经验公式估算合金元素对钢的韧脆性能的影响,结果表明,P的含量大大影响了钢的脆性,而Cr、Mo等元素在抑制回火脆性方面具有重要作用。