回火温度对15Cr5MoVRE油井管钢组织及第二相析出行为影响

研究了回火温度对15Cr5MoVRE油井管钢组织和第二相析出行为规律的影响。利用箱式热处理炉对试验钢进行了热处理,采用光学显微镜和透射电镜对回火后的组织及第二相进行了观察分析,采用硬度计与拉力试验机对试验钢回火后的力学性能进行了测试。结果表明,15Cr5MoVRE油井管钢,经900℃保温50 min水淬,670~710℃回火保温90 min,组织为回火屈氏体和回火索氏体,析出的第二相碳化物类型均为M_(7)C_(3)型和M_(23)C_(6)型。随着回火温度的升高,第二相碳化物颗粒数量明显增多,尺寸逐渐增大,且在710℃回火时发生团聚。回火温度为690℃时,铁素体基体上有大量细小的第二相碳化物均匀析出,力学性能最优,试验钢的最佳回火温度应为690℃。

焊缝填充量对15Cr2Mo1耐热钢焊接修复性能的影响

【目的】15Cr2Mo1钢属于珠光体耐热钢,在电力和石化等领域应用广泛。但是在长期的使用过程中经常会出现某些区域的裂纹等问题。而补焊工艺具有操作难度不高、代价低和复原能力好等优点。该文旨在揭示焊接修补填充量对焊接接头性能的影响。【方法】采用镍基合金焊条对15Cr2Mo1耐热钢进行不同结构类型和不同坡口类型的补焊试验。【结果】研究结果表明,坡口深度为6.5 mm,13 mm和19.5 mm时,补焊接头的补焊区各焊道布置合理且接头各区域均不存在明显缺陷;3种填充量下的补焊区焊缝组织均为奥氏体组织,晶内析出物呈颗粒状;在原始焊缝区和补焊区之间的熔合区发现有宽度约为15μm过渡层,线扫结果表明,大量奥氏体化元素Ni,Cr,Mn进入该区域,使得该区域的淬硬倾向增加。【结论】3种填充量下的补焊接头均能保持较好的强韧匹配。

火力发电厂蒸汽管道ZG15Cr1Mo1V铸造水压堵阀裂纹缺陷成因分析

铸造水压堵阀裂纹缺陷已是火电金属监督检验典型问题之一,为探究裂纹缺陷成因,指导现场检验和缺陷处理,本文以ZG15Cr1Mo1V主汽和再热热段堵阀大规模裂纹缺陷为研究对象,从材料特性、水压堵阀结构特征、制造工艺、服役特点等方面展开分析。结果表明:堵阀制造阶段已存在微小原始缺陷,运行服役后扩展形成裂纹缺陷;材料特性和制造工艺决定其存在原始缺陷的倾向较大;分型铸造方式导致阀体两侧缺陷差异明显;水压试验时堵阀仅前侧受力的状况造成阀体前后侧裂纹缺陷差异;相贯线过渡区域、口环连接区域易形成缩松、微裂纹等缺陷,且过渡区域多为应力集中区,导致裂纹缺陷易在此富集与扩展;制造热处理和运行服役阶段温度、压力的作用,促使裂纹缺陷的生成与扩展。

15Ni-15Cr ODS钢的微观结构与力学性能

氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢因其良好的高温力学性能和抗辐照性能被认为是钠冷快堆包壳材料的重要候选材料.本文通过机械合金化以及热等静压和锻造工艺制备了15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢,并且采用相同工艺制备了不加氧化物的15Ni‒15Cr奥氏体钢作为参比材料.利用透射电镜对样品的微观结构进行分析,发现15Ni‒15Cr和15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢晶粒尺寸分别为0.75和0.5μm.15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢中分布的氧化物弥散粒子主要为δ-Y_(4)Zr_(3)O_(12)以及少量的Al_(2)O_(3).15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢中氧化物弥散粒子的平均粒径为12.8 nm、数密度5.5×10^(22)m^(−3)、粒子间距26 nm.相比于15Ni‒15Cr奥氏体钢,15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢具有更高的强度,但是高温塑性有所降低.15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢的室温断裂机制为韧性断裂,高温断裂机制为韧–脆混合断裂.

NiCrFe合金补焊15Cr2Mo1耐热钢焊缝组织与力学性能

针对15Cr2Mo1耐热钢焊缝服役过程中易出现表面裂纹的问题,采用与该钢种使用场景相似的NiCrFe合金对预制不同坡口深度来模拟裂纹深度的焊缝进行补焊。通过补焊焊缝组织及性能表征,验证补焊修复工艺的适用性。结果表明:不同深度裂纹补焊后均成型良好且无明显缺陷,焊缝金属均由奥氏体胞状树枝晶及第二相析出物组成,熔合区附近存在少量共晶铁素体,但Ⅱ型边界与熔化边界间的白亮条带中不存在铁素体。补焊填充量的增加主要使接头的屈服强度降低,尤其坡口深度由6.5 mm增加至13 mm时,室温及高温屈服强度均大幅度降低15%左右,此后降低趋势减缓。填充量增加使熔合线及熔合线外2 mm区域冲击韧性提高,而全焊缝硬度随填充量增大呈现先减小后增大的特点,这与补焊缝所受的拘束作用、合金元素偏析形成析出相增多有关。

15Cr16Ni2MoN新型马氏体热强钢热变形行为研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机在变形温度为950~1150℃、应变速率为0.1~10 s^(-1),最大变形量为50%的条件下对15Cr16Ni2MoN钢进行了单道次热压缩试验。根据应变硬化速率θ-应力σ曲线的拐点以及-dθ/dσ-σ曲线计算得到临界动态再结晶(DRX)的临界应力σc与温度T的关系。结果表明,在高应变速率(1和10 s^(-1))下观察到较为稳定的流动行为,在低应变速率0.1 s^(-1)时,DRX程度更充分并显著改变了真应力-应变曲线变化趋势。DRX发生需要的临界应力σc随温度的升高而逐渐降低,随应变速率的增加逐渐提升。基于Arrhenius模型预测了合金钢的组织演化规律,绘制了在不同应变量下的热加工图,确定最佳热加工区间为变形温度为1030~1070℃,应变速率为0.10~0.22 s^(-1),并通过金相显微组织观察予以验证。

不同类型激光器对激光多层沉积Ti-35V-15Cr合金显微组织及性能的影响

目的探讨半导体激光器与CO_(2)激光器对激光多层沉积合金显微组织及性能的影响机理。方法以充分混合的Ti、V、Cr粉末为原料,于预先打磨后的Ti-6Al-4V基板上使用CO_(2)和半导体两种激光器进行激光多层沉积Ti-35V-15Cr,通过光学显微镜和扫描电镜、激光点火法、显微硬度测试和Jmat-Pro软件计算分别评价不同激光器下沉积试样的显微组织特点、抗阻燃性能对比和组织形成机理分析。结果半导体激光器与CO_(2)激光器沉积的试样显微组织存在很大差别,前者为全等轴组织,等轴晶平均尺寸为100μm,晶粒大小与形状基本一致,沉积区与基材之间的过渡区域存在平均宽度为200μm、长度为526μm、长宽比为2.6的类等轴晶,通过扫描电镜观察发现在部分等轴晶内部存在亚晶结构;后者主要为平均尺寸120~200μm的柱状晶组织,沉积试样顶部为平均直径为52μm的细小等轴晶,通过扫描电镜观察发现枝晶偏析组织,枝晶间的距离为5~10μm。抗阻燃性方面,半导体激光器制备的Ti-35V-15Cr试样的抗阻燃性能略优于CO_(2)激光器制备的Ti-35V-15Cr试样,平均显微硬度前者为375HV,后者为363HV。结论由于激光多层沉积Ti-35V-15Cr对半导体激光器与CO_(2)激光器产生的激光吸收率不同而使二者形成完全不同的显微组织,由半导体激光器制备的Ti-35V-15Cr试样显微硬度更高、抗阻燃性能更好。

ZG15Cr1Mo1V汽轮机汽门内壁裂纹焊接修复技术

对某电厂#4机组高、中压主汽门、调速汽门进行裂纹检测及焊接修复,硬度检测和现场覆膜金相分析表明,机组经长期运行导致材料老化,部件的力学性能和承载能力降低,导致裂纹产生。针对高压主汽联合阀的内、外璧采用焊条电弧焊、焊前预热及焊后热处理的热焊工艺,对难以热处理的所有中压主汽门采用钨极氩弧焊打底及焊条电弧焊的冷焊工艺。结果表明,焊缝性能良好,与修补前平均硬度HB128相差在HB10以内。

ZG15Cr1Mo1V铸钢高压联合主汽门裂纹缺陷修复

结合300 MW机组高压联合主汽门裂纹的修复实例,详细介绍采用ENiCrMo-3镍基焊材对ZG15Cr1Mo1V铸钢裂纹缺陷修复的的处理方案及工艺过程,为同类型问题的解决提供借鉴。

ZG15Cr1Mo1V型缸体材料裂纹焊接修复

对超超临界汽轮机高压内缸裂纹采用ENiCrFe-1焊条的补焊修复过程,以及缸体材料(ZG14Cr1Mo1VTiB)和熔敷金属成分、组织、性能进行了研究。采用在补焊裂纹尖端加工圆弧,改进补焊工艺,焊后整体热处理等措施,解决了缸体材料特殊、刚性大、补焊难度大的裂纹焊接修复技术难题。

15Cr-25Ni-Fe基合金高温塑性变形行为的加工图

在Gleeble-1500热模拟机上对15Cr-25Ni-Fe基合金GH2674进行了热压缩实验,采用动态材料模型的加工图研究了其在950—1200℃和0．001—10 s^(-1)条件下的热变形行为,结果表明：GH2674合金在热变形时呈现两个微观机制不同的动态再结晶峰区,再结晶Ⅰ区：功率耗散效率峰值为38％,峰值对应的温度和应变速率分别为1040℃与10 s^(-1)；再结晶Ⅱ区：功率耗散效率峰值为40％,峰值对应的温度和应变速率分别为1075℃与0．04 s^(-1),在1075—1100℃温度区间内,可能是晶界相M_38_2的溶解造成该合金的晶粒粗化,这在一定程度上会影响合金的热加工性能,在应变速率小于0．01 s^(-1)、形变温度高于1050℃条件下,合金呈现晶粒急剧粗化现象,进而导致在热变形过程中楔形裂纹的产生；在应变速率高于0．1 s^(-1)、形变温度低于1000℃条件下,合金有出现剪切变形带的趋势,根据上述加工图对GH2674合金的热变形工艺进行了初步设计。

15Cr2Ni3MoW钢穿孔顶头的失效分析及改进

介绍了15Cr2Ni3MoW钢穿孔顶头在穿制27SiMn钢时发生的主要失效形式。对比了成品顶头和失效顶头的金相组织和显微硬度;利用Gleeble-1500型热模拟机对比了27SiMn钢和20钢在穿制温度下的变形抗力;通过扫描电镜和能谱分析研究了成品顶头表面氧化膜。结果表明:27SiMn钢在穿制温度下变形抗力大,钢中Si含量高,顶头工作温度高,顶头表面氧化膜组织疏松以及在顶头表面氧化膜下面存在一层粗大的铁素体软区,是造成顶头失效的主要原因。提出了提高穿孔顶头使用寿命的措施。

回火温度对15Cr2Ni3MoW钢组织与力学性能的影响

观察了15Cr2Ni3MoW钢在200～600℃区间回火处理后的力学性能和组织变化。结果表明,该钢经350℃回火后出现大量稳定化的M/A岛,在500～550℃回火后M/A岛大量分解,析出的碳化物沿晶界连续分布,出现了回火脆性。试验获得的最佳回火工艺为:350℃回火3h后空冷,该工艺可使15Cr2Ni3MoW钢的屈服强度提高37%,冲击韧性提高50%。

热处理对Ti-25V-15Cr-2Al-2Mo-0.2C合金组织稳定性的影响

研究了热处理对Ti 2 5V 15Cr 2Al 2Mo 0 .2C阻燃β钛合金组织稳定性的影响。结果表明 ,高温固溶并直接时效处理导致合金 β基体上析出较多的α相沉淀 ,尤其在随后的热暴露组织中形成了恶化合金塑性的连续晶界α膜。然而 ,若在时效前再进行一次低温固溶处理则可明显减少α相的析出数量 ,合金的热稳定性因此而得到显著改善。

15Cr2Ni3MoW钢管穿孔顶头氧化膜制备工艺的研究

研究了15Cr2Ni3MoW合金穿孔顶头在900～1000℃、3～12 h、氧气气氛中氧化膜的生成行为。用OM、XRD、SEM、HV分析研究氧化膜的微观组织形貌、相组成及显微硬度的变化,并对氧化膜生成机理进行探讨。结果表明:在氧气气氛中合金生成内外两层氧化膜,外层氧化膜主要为Fe2O3和Fe3O4,内层氧化膜主要为(Fe、Cr)3O4;随氧化时间延长和氧化温度升高,氧化膜厚度不断增加,但内层与外层氧化膜之间的结合力以及内层氧化膜与顶头基体之间的结合力,不随氧化膜厚度的增加而增大,当氧化时间和温度超过个某个范围后,所生成氧化膜间的结合力反而降低。

15Cr-25Ni-Fe基高温合金的动态再结晶行为及机制

利用Gleeble-1500热/力模拟试验机对15Cr-25Ni-Fe基高温合金在950-1 200℃和0.001-10.000 s-1条件下进行了热压缩试验,采用热变形激活能模型研究了该合金两个动态再结晶区域的热变形表观激活能,结合再结晶的光学显微组织及透射电子显微组织分析该合金的动态再结晶机制.研究结果表明：应变速率0.010-0.100 s-1,温度1 050-1 200℃的动态再结晶区域受动态再结晶的形核过程控制,所得组织为等轴晶粒,尺寸分布较分散,晶界呈自然凹凸状.应变速率2.000-10.000 s-1,温度1 000-1 150℃的动态再结晶区域受动态再结晶的长大过程控制,晶粒为尺寸均匀的等轴晶粒,晶界平直,晶内有丰富的亚晶组织.

Fe-15Cr-25Ni高温合金热压缩变形条件下的流变应力模型

采用Gleeble-1500热模拟试验机对Fe-15Cr-25Ni高温合金在应变速率为0.005～1.0s-1,变形温度为950～1200℃条件下的流变应力进行了研究.结果表明:在实验范围内,Fe-15Cr-25Ni高温合金热压缩变形过程中发生明显的动态再结晶;用Zener-Hollomon参数的双曲对数函数能较好的描述Fe-15Cr-25Ni合金流变行为;所回归的峰值应力表达式为:σp＝21.3139lnε·+9.580495×105·Τ-1-538.12;热变形激活能Q＝373.71kJ/mol.

超级15Cr马氏体不锈钢超深超高压高温油气井中的腐蚀行为研究

通过模拟油田超深超高压高温油气井腐蚀环境,研究超级15Cr马氏体不锈钢管材抗均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)及酸化液腐蚀的性能。研究结果表明:随着井深的增加,超级15Cr马氏体不锈钢的均匀腐蚀速率逐渐增大,且气相的均匀腐蚀速率要大于液相的腐蚀速率,但不论在液相还是在气相腐蚀条件下,均匀腐蚀速率均远小于0.1 mm/a;由于超级15Cr马氏体不锈钢有较高的Mo、Ni含量,在模拟腐蚀环境中未出现明显点蚀现象,具有良好的抗SCC性能;循环酸化腐蚀试验后试样管体和接箍部分没有出现点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀迹象。通过经济性分析并综合考虑其抗腐蚀性能及油气井的经济性寿命,超级15Cr马氏体不锈钢可以作为超深超高压高温油气井油管材料使用。

不同腐蚀条件下高强15Cr马氏体不锈钢表面状态表征

通过模拟酸化及生产工况条件下的鲜酸、残酸及地层水CO2腐蚀试验,研究高强15Cr马氏体不锈钢在不同条件下的腐蚀行为,利用电化学测试技术,探讨其在不同腐蚀环境中的表面(钝化)状态,并对其耐蚀性进行表征。结果表明:高强15Cr马氏体不锈钢在鲜酸中处于活化状态,均匀腐蚀速率极大,并且出现明显局部腐蚀;在残酸及地层水CO2腐蚀环境中,高强15Cr马氏体不锈钢处于钝化状态,其钝化膜具有双极性n-p型半导体特征,均匀腐蚀轻微,试样表面未出现明显局部腐蚀;相比于地层水CO2腐蚀环境,残酸溶液的pH值较低,高强15Cr马氏体不锈钢稳定钝化区范围显著减小,外层钝化膜掺杂浓度升高,平带电位正移,钝化膜的致密度下降,耐蚀性降低。在高强15Cr马氏体不锈钢油管的使用过程中,酸化压裂的鲜酸腐蚀是造成其发生腐蚀,特别是点蚀的主要原因。

ZG15Cr1Mo1V汽轮机高压内缸裂纹的焊接修复

分析了某汽轮机高压内缸裂纹产生的原因,介绍了消缺方案和焊前坡口面处理措施,制定了合理的补焊工艺方案和控制变形措施,最终裂纹一次返修合格。