TP347H不锈钢焊接接头敏化特性分析

为明确TP347H不锈钢焊接接头敏化特性,对焊接接头进行不同条件的敏化处理.结果表明,焊接接头热影响区敏化倾向严重,敏化过程中由于Nb原子在晶界上的结合能高于Cr原子,会先形成了粗大的初级铌碳化合物,后形成细小的二次铌碳化合物.在700℃下保温时,焊接接头热影响区的敏化度呈现先提高后降低的趋势,当温度达到800℃及以上时,热处理不再提高接头热影响区的敏化度.与实际生产线上服役21000 h的F347H接头热影响区敏化特性对比,证实TP347H焊接接头650℃保温100 h即可达到敏化极限,其原因是Nb元素含量为C元素的数倍,大部分C元素与Nb元素结合形成NbC,而晶粒中扩散的C元素已与Cr元素充分结合,造成的敏化程度达到平衡状态.

固溶处理后TP347H钢弯管的显微组织及开裂的原因

TP347H不锈钢弯管在固溶处理和酸洗内壁后发现管口有裂纹。通过宏观分析、金相检验和能谱分析等研究了弯管口部开裂的原因。根据裂纹的扩展方向可以断定,弯管可能在加工或运输过程中被损伤,在外力作用下而开裂。弯管经过固溶处理后,含Nb脆性相沿晶界析出,使晶界脆化,在残余应力的作用下产生裂纹;析出相脱落导致孔洞产生,在变形应力作用下孔洞连接成蠕变裂纹,并沿晶扩展成宏观裂纹。

TP347H和Sanicro25在700℃高温水蒸气中的氧化行为研究

研究了奥氏体不锈钢TP347H和Sanicro25在700℃、5 MPa高温水蒸气环境中的氧化行为,氧化1000 h后采用增重法和厚度法获得2种合金的氧化动力学规律,利用扫描电镜和能谱仪分析了氧化物的形貌和元素分布,利用X射线衍射仪对样品表面氧化物进行物相分析。结果表明:2种合金的氧化动力学行为基本符合抛物线规律,氧化物的形成和剥落均分为6个阶段,Sanicro25样品的抗蒸汽氧化性能优于TP347H样品;TP347H氧化膜外层主要是Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),内层主要是(Fe,Cr)_(3)O_(4);Sanicro25氧化膜外层主要是Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),内层主要是(Fe,Cr)_(3)O_(4)和Cr_(2)O_(3)。

347H不锈钢焊接接头热处理后产生裂纹的分析及应对研究

347H不锈钢在稳定化及固溶化热处理后焊缝容易产生裂纹等缺陷,裂纹的产生增加了设备的制造成本、延长了制造周期。镍基焊材具有耐腐蚀性强,抗蠕变性好等优点。本文通过实验对347H不锈钢和镍基焊材在不同热处理方式下焊接接头的组织性能、耐腐蚀性能进行了研究,表明347H不锈钢采用镍基焊条焊接方法能有效避免焊接接头在稳定化或固溶热处理后易产生裂纹的倾向,解决了奥氏体不锈钢热处理后形成裂纹的问题,为实际生产提供了较好的参考。

管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究

针对ASME SA312 TP347H奥氏体不锈钢管与ASTM SA335 P5铁素体耐热钢管的异种钢焊接存在金属稀释、碳迁移和残余应力等问题,在考虑稀释影响的基础上,选择ER309和ERNiCr-3两种焊接材料根据是否焊后热处理以及是否堆焊隔离层制定了6种焊接工艺方案,并通过焊接试验、力学性能试验和金相检验,对比分析了不同工艺下焊接接头的性能。结果表明:外观检查和RT结果均符合相关标准要求;所有试件的抗拉强度均达到标准规定的415 MPa以上,其中最大值达到505 MPa,且断后伸长率在25%以上,TP347H侧热影响区的冲击吸收功平均值为54.0~70.5 J,均满足标准规定;直接焊接法未经焊后热处理的焊接接头P5侧母材热影响区附近硬度超标,而经焊后热处理的焊接接头硬度值均满足标准要求;经焊后热处理的焊接接头碳扩散更明显,而采用ERNiCr-3焊丝进行堆焊隔离层,并进行后热处理的焊接接头碳扩散程度最小。综合分析,ERNiCr-3堆焊隔离层+后热工艺方案得到的焊接接头性能最佳,满足标准要求,且无需进行焊后热处理,更适合现场焊接。

SA-213 TP347H过热器管对接焊接工艺研究

本文分析了SA-213TP347H和12Cr1MoV钢的特性及焊接性,通过焊接工艺评定试验,对SA-213TP347H和12Cr1MoVG管对接进行了焊接性分析和焊接工艺研究,总结出了合理的焊接工艺参数及必要的焊接要点。

铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究

TP347H不锈钢常作为石油化工行业中的管道材料,在油气输送过程中,输送介质往往夹杂着固体颗粒,将造成管道内壁面发生磨损而破坏。考虑不同冲击角度、颗粒速度、颗粒质量流量及粒径等因素,基于冲蚀实验对Finnie冲蚀模型进行修正,探究铁粉颗粒对TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性。研究表明:冲蚀实验中,冲蚀率随颗粒速度、颗粒质量流量的增加而增加,且颗粒速度、颗粒质量流量与冲蚀率遵循三次函数关系;当颗粒冲击角度为45°时,冲蚀率最大,颗粒冲击角度与冲蚀率呈指数函数关系;在指数n=2,模型常数k=1.272×10^(-6)修正条件下,采用DPM模型计算得到的冲蚀率与实验值的最大误差为10%,符合工程应用要求。修正后的Finnie冲蚀模型为TP347H不锈钢的冲蚀磨损特性研究提供了理论指导。

深度调峰长期服役TP347H钢管内壁氧化皮结构与形成机理

目的掌握和应对深度调峰带来的新的安全隐患,对某深度调峰超临界机组的高温过热器和屏式过热器TP347H钢管内壁氧化皮开展研究。方法采用物相成分测试和显微组织分析相结合的方法,探讨氧化皮的结构及其形成机理。结果中间气孔层将氧化皮分为内外2层,外层为Fe_(2)O_(3),结构疏松;内层较致密,主要为(Fe,Ni)Cr2O4,其中部分晶界富Cr相与含氧水蒸气反应、气化,形成气孔。含氧水蒸气通过气孔向钢基体扩散,并与其中的Cr反应,形成不连续的Cr_(2)O_(3)薄层。钢中的Fe原子通过Cr_(2)O_(3)薄层的缝隙扩散至内外层氧化皮界面,氧化形成Fe_(2)O_(3),促进外层氧化皮的生长。结论深度调峰促进了管道内壁氧化及氧化皮中气孔的形成,同时在外层氧化皮表层诱发微裂纹,促使氧化皮剥落。

预氧化对TP347H锅炉钢650℃水蒸气中腐蚀的影响

超临界发电锅炉在650℃水蒸气中常发生腐蚀,针对此问题进行了锅炉钢表面化学预氧化防护研究。先将锅炉钢TP347H放入管式炉中,管式炉通流量为20 mm/s的氧气,温度300℃下氧化2 h,利用重量法研究了氧化层对锅炉钢的防护效果,利用扫描电子显微镜观察了材料的表面形貌,结合产物成分分析得到以下结论:TP347H锅炉钢在300℃氧化2 h,可生成约0.2μm的氧化膜;这种氧化膜使材料在650℃水蒸气中腐蚀速度比未预氧化的材料降低了87.5%;表面没有氧化的TP347H锅炉钢在高温水蒸气中腐蚀后,产物为2层,表层主要为Fe的氧化物,底层为Fe、Cr、Ni的氧化物,2层间结合强度较差,外层产物容易脱落,而表面氧化后的试样腐蚀产物为单层,腐蚀产物中为Fe、Cr、Ni的氧化物,涂层与基体结合强度好,腐蚀产物不易脱落。

再热器TP347H钢受热面管开裂原因

某电厂后屏再热器TP347H奥氏体不锈钢受热面管发生开裂,采用宏观观察、扫描电镜和能谱分析、室温拉伸试验等方法分析其开裂原因。结果表明:TP347H奥氏体不锈钢受热面管发生脆性开裂,其显微组织老化级别为4.5级;受热面管长期过热运行后,晶界析出粗大的碳化物,组织发生劣化,材料的脆性增加,导致管子开裂。

347H材质分析及焊接工艺试验

针对347H材料的焊接性以及产品结构特点,结合自身在大型容器和347H材料产品的制造经验,制定347H材质分析及焊接工艺试验的试验方案。方案从原材料采购进行严格要求,对347H材料原始状态和不同模拟焊后消应力热处理状态下力学性能、金相组织进行分析对比得到合适的焊后消应力热处理规范。在此焊后消应力热处理规范下,使用特定原材料和焊材在严格控制焊接参数、层间温度、焊道成型基础上焊接试板并对试板进行力学性能检验,以此来验证原材料的可焊性、焊材性能及接头性能,在此基础上总结出相应的焊接工艺。

TP347H大口径厚壁不锈钢管横裂问题研究

对TP347H(1Cr19Ni11Nb)大口径厚壁不锈钢管表面横裂问题进行研究,取样无裂纹和含裂纹两种类型,分别对其进行形貌观察、化学成分分析、金相组织分析和夹杂物分析。结果表明,裂纹类型以纯夹杂型裂纹及气泡-夹杂共生型裂纹为主;相比较下含裂纹的试样夹杂物数量多且尺寸大;裂纹表面缺陷处二次相以CaO、SiO 2、A12O 3为主;球状夹杂物尺寸集中分布于5~20μm,属于内生夹杂物;形状不规则大颗粒夹杂物尺寸大于20μm,属于外来夹杂物;第二相析出物尺寸小于5μm,使钢在奥氏体区的延性大大降低。

T91/TP347H异种钢焊接接头高温拉伸性能研究

超临界锅炉各部位的蒸汽温度存在差异,对其耐腐蚀、抗氧化、耐高温蠕变等的要求也不尽相同。因而,在超临界机组中,以HR3C、Super304H、TP347H,T91,T92为代表的马氏体和镍基合金。根据统计,超临界锅炉的四管(过热管、再热器管、水冷壁管、节煤器管)的故障占全部事故总数的三分之二,其中炉管接头的早期故障是最普遍的。由于工艺、冶金等方面的原因,如气孔、夹渣、未熔合、未焊透、焊裂纹等,导致异种钢材的焊缝寿命普遍低于设计值,仅为相同钢材的五分之一到三分之一。另外,由于连接端部材料的特性参数(例如热膨胀系数、导热率)的不同,也会使管道发生事故,从而造成重大的经济损失。因此,对异种钢接头的性能、失效机理及寿命的预测是十分必要的。

TP347H与12Cr1MoV异种钢焊接接头早期失效研究

为了解决异种钢焊接接头的早期失效问题,对运行近4万h出现开裂失效的TP347H与12Cr1MoV异种钢接头,进行了化学成分、力学性能、显微硬度和微区元素成分能谱分析等内容的试验测试,发现了焊接接头中合金元素的迁移和硬度的分布规律,经研究分析,确认早期失效是由于熔合线附近区域的应力水平较高并与机组运行中的交变热应力、炉管内气流波动引起的振动应力等相叠加,使焊接接头的熔合线附近受到了应力幅值较高的交变载荷的作用而产生的低周疲劳失效。

末级过热器12Cr2MoWVTiB/TP347H异种钢焊口失效分析

通过断口宏观形貌、硬度试验、断口微观组织等分析,研究了1 025 t/h锅炉末级过热器12Cr2Mo WVTi B/TP347H异种钢焊口运行80 000 h后的断裂失效特征。结果表明:在应力幅值较高的交变载荷作用下,12Cr2Mo WVTi B侧熔合线区域组织较差,同时存在碳迁移倾向,此处最易产生裂纹,导致失效。

表面状态对TP347H钢蒸汽氧化速度的影响

研究了磨削、喷丸、细晶粒+酸洗、磨削+酸洗和15%变形+酸洗等5种状态TP347H钢试样在650℃水蒸气中氧化2 000h的表面形态和氧化速度.用蒸汽氧化炉进行蒸汽氧化试验,用扫描电子显微镜和能谱仪对氧化后试样表面氧化膜的形貌和成分进行了观察和分析,用X射线衍射(XRD)分析了表面氧化膜的结构,用减重法和厚度法测试和计算了5组TP347H试样在蒸汽中的氧化速度.结果表明:表面状态不同的试样在水蒸气中氧化时,形成的氧化膜形貌相似,但氧化速度不同.氧化速度由小到大依次为磨削试样、喷丸试样、细晶粒+酸洗试样、磨削+酸洗试样和15%变形+酸洗试样.

T92/TP347H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,GTAW法实现T92/TP347H异种钢管焊接。研究了接头的显微组织结构、熔合区(线)两侧的成分分布和接头的力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等。结果表明:T92/TP347H异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;TP347H侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92/TP347H异种钢接头拉伸断裂面位于TP347H侧母材,焊缝强度较高;ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃,30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。

TP347H钢600及650℃长时持久性能评估

本文利用日本国立材料研究所(NIMS)提供的不同批次、相同规格TP347H钢管持久断裂数据,对其在600℃及650℃长时持久性能进行分析,研究TP347H钢管持久断裂数据分散性及LM法常数项数值对评估可靠性的影响,其中,温度测试范围为600~750℃,最长断裂时间超过21万h。结果表明:与其他奥氏体耐热钢相比,TP347H钢持久试验数据点分布存在明显的分散性,同一测试条件对应的持久寿命可相差一个数量级及以上,相邻温区持久数据点部分重叠,因此对TP347H钢持久性能评估时需分批次进行;在使用LM法进行长时持久性能外推时,与通过数据拟合优化得到的C值相比,根据定义获得的C值在很大程度上可以降低对长时持久性能的过高估计。

600MW超临界锅炉TP347H高温过热器管爆管的显微分析

对爆管相关资料和数据进行了调查。借助微机控制电子万能实验机、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等仪器设备,从爆管管样、未胀粗管管样和备用管样的拉伸性能、显微组织、晶粒度、第二相等方面对TP347H高温过热器管的爆管原因进行了分析。结果表明:TP347H高过管爆管为高温蠕变失效。TP347H奥氏体不锈钢在长期高温运行过程中于晶界处析出了σ相,且细小的晶粒度促进了σ相在晶界的析出。σ相的析出和大量存在,导致了蠕变孔洞的出现,使得TP347H高过管材质快速老化,导致高温蠕变强度下降,直至爆管。

激光诱导不同表面状态TP347H钢的等离子体光谱特性

选用火力发电厂锅炉受热面现场服役TP347H作为研究对象,研究不同样品表面状态(打磨和未磨)的等离子体光谱特性.实验结果表明:随着激光击打次数的增加,两种不同状态条件下获得的光谱数据的变化趋势存在较大差异;对于未磨样品,在击打的过程中可连续探测到很强的Ca的特征谱线;而对于打磨样品,只在刚开始的几个激光脉冲中存在Ca的特征谱线.对TP347H本身含有的元素Fe、Mn来说,未磨状态时,随着激光击打次数的增加,绝对光谱强度先迅速增加,然后又慢慢减小;打磨后的样品,随着激光击打次数的增加,绝对光谱强度先迅速增加,之后在一定范围内趋于稳定.未磨样品表面存在积灰黏结以及氧化层,会在一定程度上增强探测的光谱强度、等离子体温度及电子密度,而打磨之后有助于获取更加稳定的光谱数据.