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。

莱钢12Cr1MoV锅炉吊杆用钢的开发生产

莱钢特殊钢厂开发了具有较高质量水平的热轧锅炉吊杆用钢12Cr1MoV,通过严格的冶炼、坯料加热温度控制、精确轧制等工艺过程控制,产品一次开发成功,增加了企业效益,满足了客户的需求。

12Cr1MoV锅炉吊杆用钢的开发生产实践

通过低C,较高Cr、Mo、V,较低Si、Al,极低的P、S以及气体含量的成分优化设计,采用50t电炉→LF精炼+VD真空脱气→连铸(电磁搅拌)→轧制工艺流程,严格各工序参数控制,开发生产了12Cr1MoV锅炉吊杆用热轧圆钢。产品质量检验表明,成品圆钢成分波动小、洁净度高、晶粒细小均匀、强韧性匹配较好,B级超声波探伤合格,各项性能指标满足标准及用户使用要求。

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。

控制冷却工艺对12Cr1MoV锅炉钢组织与性能的影响

用Gleeble-3500热模拟试验机、金相显微镜、扫描电镜、冲击试验机对12Cr1MoV锅炉钢在不同冷却速度下控冷正火后高温回火后的组织性能进行了分析。结果表明,随着热模拟控冷速度的升高,720℃回火保温70 min后的显微组织中铁素体含量减少,少量珠光体逐渐消失,贝氏体含量逐渐增多。在10℃/s的速度控冷下,12Cr1Mo V钢的显微组织为铁素体+贝氏体,且球化级别为1.5级,综合性能较好。

12Cr1MoVG锅炉管冲击值偏低的原因分析

研究分析了12Cr1MoVG厚壁高压锅炉管冲击值降低的原因。通过试验研究测得该锅炉管中的O、H气体含量偏高,基体上弥散分布着大量的细小B类夹杂物;经能谱分析,该夹杂物的成分主要为氧化硅、氧化铝等复合氧化物。由于O、H气体含量偏高,以及氧化物夹杂的存在,导致12Cr1MoVG钢的脆性转变温度升高,常温下冲击值降低,出现脆性断裂。

亚临界锅炉后屏过热器12Cr1MoV炉管的剩余寿命预测

对12Cr1MoV钢进行常温拉伸试验、高温拉伸试验与持久试验,并拟合应力和断裂时间的关系曲线,同时,利用L-M参数拟合持久试验结果,得到参数P与应力之间的关系。利用有限元软件建立亚临界锅炉后屏过热器的模型,得到其温度场与应力场,并利用外推法和L-M参数法预测该后屏过热器的剩余寿命。结果表明L-M参数预测的剩余寿命更接近实际情况。

厚壁12Cr1MoVG高压锅炉管热处理工艺优化研究

通过对现有经热处理工艺热处理后的12Cr1MoVG高压锅炉管的力学性能不合格情况进行统计分析,指出热处理生产的难点,提出一种"间歇式淬火+回火"热处理工艺。分析认为:控制正火后的冷却速度,使厚壁12Cr1MoVG高压锅炉管的组织以铁素体+贝氏体为主,是保证其具有良好综合力学性能的关键。大生产应用结果表明,采用"间歇式淬火+回火"热处理工艺,完全能生产出满足GB/T 5310-2017标准和用户要求的12Cr1MoVG高压锅炉管。

高压锅炉管用12Cr1MoVG钢水平连铸圆管坯的试制

衡阳华菱钢管公司采用 30tEAF LF 水平连铸 (HCC)工艺试生产了高压锅炉用 12Cr1MoVG钢110～ 14 0mm圆管坯。生产结果表明 ,当钢中 (As +Sn)含量为 0 0 6 4 %时 ,管坯经 5 80℃ 5 0 0 0h时效后 ,室温冲击功由 130J降至 15J;当在炉料中配加 30 %优质生铁 ,钢中 (As +Sn)含量为 0 0 2 9%时 ,经 5 80℃ 6 0 0 0h时效后 ,室温冲击功为 185J ,满足标准要求。在冶炼时控制钢中 (As +Sn)≤ 0 0 30 % ,O≤ 4 0× 10 - 6 ,N≤ 90×10 - 6 ,P≤ 0 0 15 % ,S≤ 0 0 10 % ,各类夹杂物≤ 1级时 ,圆管坯各项性能均能达到标准和使用要求。

生物质锅炉12Cr1MoV二级过热器腐蚀原因

国内某台振动炉排的生物发电锅炉,累计运行仅200天后,二级过热器(材质为12Cr1MoVG)外壁即发生严重的腐蚀。对管子外壁附近进行了显微组织、EDS成分和XRD分析。发现:腐蚀优先沿晶界发展,腐蚀前沿富含氯离子。认为生物质燃料中的氯离子是造成管子外壁腐蚀的主要原因,而碱金属的存在由于形成低熔点共晶物会促进腐蚀过程。提出了降低腐蚀速率的措施。

金竹山发电厂4号机组锅炉12Cr1MoV导汽管组织性能评定

采用化学成分分析、常温拉伸试验、金相及电镜分析、蠕变损伤观察、高温持久强度试验等方法,对金竹山发电厂4号机组锅炉12Cr1MoV导汽管组织及损伤进行综合分析与评定。试验结果表明:运行151609h后,该导汽管弯管处金相组织球化程度严重,蠕变损伤接近3级,常温抗拉强度和高温持久强度明显下降。在继续使用该导汽管时,需要对其弯管部加强监督,确保运行安全。

12Cr1MoVG在生物质锅炉过热器气相条件下的腐蚀特性

模拟生物质锅炉过热器区的气相条件,对锅炉常用管材12Cr1MoVG进行腐蚀试验研究。通过试样的增重量,得出了腐蚀动力学曲线。利用配有能谱分析仪的扫描电镜和X射线衍射仪,对试样腐蚀后的形貌结构、元素含量和腐蚀产物的组成成分进行了分析。试验表明,12Cr1MoVG对气相中HCl的存在非常敏感,并且随着反应温度和HCl浓度的增加,12Cr1MoVG的抗腐蚀性能逐渐降低。

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。

长时运行高温再热器12Cr1MoV钢寿命评估

本文以长时运行高温再热器12Cr1MoV钢为研究对象,通过金相显微镜、扫描电镜、硬度仪和拉伸试验机等仪器对其组织形貌、化学成分和力学性能进行分析。实验结果表明运行13.3万小时后12Cr1MoV钢呈现珠光体4.5级球化,碳化物呈链状聚集分布,并存在明显的蠕变孔洞和沿晶裂纹。同时结合力学性能测试发现微观组织劣化引起材料硬度与抗拉强度降低。通过经典寿命预测模型获悉该材料预估剩余蠕变寿命均小于4万小时,说明该高温再热器12Cr1MoV钢管需及时更换。

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。

BOF-LF-RH-CC流程高压锅炉管用钢12Cr1MoVG的生产实践

Φ110～Φ280 mm锅炉管用热轧圆钢12Crl MoVG(/%:0.08～0.15C、0.17～0.35Si、0.40～0.70Mn、≤0.015P、≤0.010S、0.90～1.20Cr、0.25～0.35Mo、0.15～0.30V、≤0.015[Alt])的生产工艺流程为120 t顶底复吹转炉-LF-RH-CC-轧制。通过控制铁水[As]、[Sn]、[Sb]、[Pb]、[Bi],控制转炉终点[C]0.04%～0.08%、[P]≤0.010%、[S]≤0.010%,出钢过程铝铁脱氧,钢包喂铝线控制[Alt]≤0.015%并用复合精炼渣和少量铝丸终脱氧,控制中间包钢水过热度20～35℃,全程保护浇注等工艺措施,使试验钢的[As]+[Sn]+[Sb]+[Pb]+[Bi]≤0.029%、[P]≤0.011%、[S]≤0.008%、[Alt]≤0.011%,各类夹杂物级别均≤1.0,满足用户的技术要求。

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。