微合金Ti元素对35Cr45NiNb合金炉管组织与力学性能影响

采用离心铸造35Cr45Ni Nb合金乙烯裂解炉管,研究了添加0.011%~0.204%微量Ti对其组织及力学性能的影响。结果表明,对于35Cr45Ni Nb合金炉管材料,微合金化元素Ti的添加显著影响炉管微观组织和高温持久性能。当含量0.011%Ti时,无含Ti碳化物析出;当含量为0.101%Ti时,(Nb Ti)C以颗粒状在奥氏体晶界析出。从室温拉伸和高温持久试验结果综合来看,Ti含量为0.08%~0.12%时,35Cr45Ni Nb合金裂解炉管具有较好的室温和高温持久性能。

Pb对离心铸造35Cr45NiNb合金炉管蠕变断裂的影响

研究了不同Pb含量对乙烯裂解炉用离心铸造35Cr45Ni Nb合金炉管蠕变断裂行为的影响规律。采用直读光谱仪、原子吸收分光光度计、室温拉伸试验机、高温持久蠕变试验机、场发射扫描电镜等开展了试验研究。结果表明随着Pb含量增加,离心铸造35Cr45Ni Nb合金炉管的高温蠕变性能显著降低,高温蠕变过程中Pb元素向晶界发生了偏聚。还讨论了Pb的晶界偏聚及影响材料高温性能的作用机理。

Si对离心铸造25Cr35NiNb+微合金乙烯裂解炉管抗氧化和抗渗碳性能的影响

开展了不同Si元素含量对25Cr35NiNb+微合金乙烯裂解炉管抗高温氧化和抗渗碳性能的影响研究。结果表明,Si含量在1.33%~1.93%范围内,炉管室温和高温力学性能与Si含量之间没有明显规律;Si含量在1.53%~1.91%范围内,随着Si含量的提高,炉管抗高温氧化和抗渗碳性能显著增强。同时还给出了25Cr35NiNb+微合金乙烯裂解炉管中Si元素含量的推荐值。

渗碳与结焦共同作用的Cr35Ni45Nb合金性能演变数值模拟分析

基于已开发的顺次耦合的热应力耦合程序,运用有限元分析软件ABAQUS,对于已存在的结焦层和渗碳层的Cr35Ni45Nb合金乙烯裂解炉管,对其开车升温过程中温度场以及应力场的分布进行了数值分析。讨论了结焦层和渗碳层尺寸、不同升温方式对于炉管力学性能和传热性能的影响。结果表明:随着结焦层和渗碳层的厚度的增加,导致了炉管传热性能的加速下降。应力在结焦层、渗碳层和金属基体的界面处发生了突变的现象,其中产生的最大环向应力位于炉管的内壁,最小环向应力位于炉管的外壁,而且这种分布并不会随着炉管服役时间的增长而得到改变。

Cr35Ni45型失效裂解炉管金相试样的制备与显示方法

在Cr35Ni45型高温合金失效裂解炉管金相试样的制备、显示过程中,组织显示是一个难点。通过试验研究证明:因渗碳使内、外壁抗腐蚀性能相差较大的高温合金裂解炉管金相试样,可以使用配置比例为FeCl3∶HCl∶H2O=5g∶50mL∶300mL的腐蚀剂,通过分区域、分别腐蚀的方法得到较好衬度的宏观和微观组织形貌。良好的组织显示可以为后续的光学金相观察以及进一步的电子显微分析提供基础支持。

热处理工艺对35Ni4Cr2MoA合金钢组织和性能的影响

为了研究热处理工艺对35Ni4Cr2Mo A合金钢组织和性能的影响,采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机、硬度计等对875℃淬火,530、540、550、560和570℃不同温度回火后的材料进行性能测试和组织观察,实验表明:回火温度为540℃时合金综合性能最优。因此,35Ni4Cr2Mo A合金钢的最佳热处理工艺为875℃淬火+540℃回火。

微合金化元素对离心铸造炉管焊接接头组织和性能影响

针对添加Ti, W等微合金化元素的离心铸造炉管焊接接头,研究了微合金元素对焊接接头组织和力学性能影响规律及作用机理.结果表明.在1 050℃、14~25 MPa条件下,使用Ti和W元素微合金化的25Cr35NiNb和35Cr45NiNb炉管焊接接头高温性能显著高于未微合金化焊接接头.微合金元素Ti显著影响炉管焊接接头组织,Ti元素含量高的焊接接头原始焊态组织中含NbTiC,经过高温时效后,组织中含铌相主要为NbTiC,在蠕变空洞周围局部转变为G相(Ni16Nb6Si7);Ti元素含量低的焊接接头原始焊态组织中含NbTiC和NbC,经过高温时效后全部转变为G相.微合金元素W主要通过固溶强化的方式,提高炉管焊接接头的高温性能.

雾化法制备25Cr35NiNb合金粉末性能研究

采用真空气雾化(VGA)和等离子旋转电极雾化(PREP)两种方法分别制备了粒径为53~150μm的25Cr35NiNb合金粉末,使用OM、SEM、XRD、激光粒度分析仪、霍尔流速计、松装密度计、ICP光谱仪、氧氮氢分析仪、碳硫测定仪等对两种粉末进行了系统的检测,对比研究两种雾化法制备粉末的性能,以及激光定向能量沉积件的物理性能。结果表明,两种粉末内部均为非平衡凝固形成的单相奥氏体柱状晶组织,VGA粉末(9.38%)的孔隙率明显高于PREP粉末(2.94%);VGA粉末的球形度明显低于PREP粉末,导致其流动性相对较差(VGA:16.04 s/50g,PREP:13.80 s/50g),松装和振实密度相对较低(VGA:4.41 g/cm^(3)和5.06 g/cm^(3),PREP:4.64 g/cm^(3)和5.31 g/cm^(3));而且PREP粉末的粒径分布更窄,氧和氮的含量也更低。因此,PREP粉末激光定向能量沉积件的致密度和高温持久性能明显更优。

服役态Cr35Ni45Nb合金高温真空渗碳行为及相演化机理研究

采用乙炔真空渗碳方式对服役6 a的乙烯裂解炉管合金Cr35Ni45Nb进行了加速渗碳处理,并利用SEM,XRD及定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行系统研究.结果表明,炉管内表面形成了较厚的Cr2O3/Si O2复合氧化层.复合氧化层表现出良好的抗腐蚀能力,是阻止C渗入炉管内部的有效障碍.材料的抗渗碳能力主要取决于表层Cr2O3的连续性、致密性和亚表层Si O2的稳定性.在低氧分压且具有还原性的气氛中,表层的Cr2O3层逐渐碳化为Cr3C2,并且Cr3C2逐渐剥离和脱落,使得保护性Cr2O3膜的抗渗碳能力逐渐减弱甚至消失.亚表层的Si O2虽具有优良的热力学稳定性,但Si较低的活度使得Si O2层不够连续,仍有部分C从氧化层空隙间渗入.当移除该复合氧化层或者渗碳时间足够长使得复合氧化层抗渗碳能力急剧减弱时,炉管材料内部由于发生严重的内部渗碳使得组织结构发生了显著变化:枝晶间碳化物严重合并和粗化,并原位发生由M23C6到M7C3的转变,同时在碳化物内部析出类似于离异共析状的蠕虫状g相.距表面越近,C活度越高,导致在约0.5 mm深的范围内发生以大量石墨析出为特征的金属尘化现象.碳化物的严重合并粗化以及金属尘化现象会造成炉管组织的严重弱化、宏观裂纹的产生以及炉管服役寿命的降低.

45钢表面激光熔覆Fe35A合金的工艺参数优化

为了提高矿用液压立柱的使用寿命。利用激光熔覆技术在立柱用45钢材料表面制备了Fe35A合金。利用数字化测试设备对不同激光功率、扫描速度和送粉速率下制备的熔覆层进行测试.研究试样表面硬度几何尺寸、显微组织.截面显微硬度的变化规律,得出了激光熔覆的最佳工艺参数。结果表明:在激光功率为2100 W、扫描速度为5mm/s.送粉速率为15g/min的最佳激光熔覆参数下制备的熔覆层的质量最佳,熔覆层的显微组织较好,晶粒细小均匀,与基体结合良好,熔覆层表面硬度可达42HRC.熔覆层横截面显微硬度的均值为643HV。激光熔覆层的综合力学性能明显高于基体,实现了在45钢基体表面高质量制备Fe35A合金涂层的目的。

服役5年后乙烯裂解炉管的组织与性能研究

采用场发射扫描电子显微镜、维氏硬度计和高温持久试验机等对服役5年后25Cr35NiNb＋微合金和35Cr45NiNb＋微合金炉管的组织与性能进行了研究。结果表明：经过5年的高温服役，25Cr35NiNb＋微合金炉管外壁时效区组织为G相（Ni16Nb6si7）和M23C6型碳化物，内壁渗碳区组织为颗粒状NbC和M7C3型碳化物；35Cr45NiNb＋微合金炉管外壁时效区组织为G相和M7C3型碳化物，内壁渗碳区组织为颗粒状、块状NbC、G相和M7C3型碳化物。相较于外壁时效区，两种材料内壁渗碳区硬度值升高约10％～15％，内壁渗碳后的炉管材料高温持久性能显著下降。

制氢转化炉管服役过程中组织性能研究

研究了制氢转化炉用25Cr35NiNb+微合金炉管服役过程中组织演变及其对性能的影响。采用场发射电子显微镜(FE-SEM)对炉管微观组织进行表征,并通过室温拉伸试验机和高温持久试验机对炉管的力学性能进行测试。结果表明,初期服役过程中,晶界骨架状碳化物粗化,向链状转变,NbC向G相(Ni16Nb6Si7)转变,晶内析出二次碳化物。随着服役时间延长,二次碳化物在晶界聚集,晶界碳化物继续粗化至块状;炉管服役过程中抗拉强度和屈服强度逐渐降低,断后伸长率显著下降;服役8年的炉管,高温持久断裂时间较未服役炉管下降了约90%。

长期高温服役乙烯裂解炉管焊接接头损伤分析

为了研究长期高温服役后乙烯裂解炉管焊接接头的损伤情况,对服役6a(年)后的Cr35Ni45Nb合金焊接接头的显微组织、高温持久性能、硬度等进行了分析。结果表明:经过长期高温服役后,Cr35Ni45Nb合金焊接接头母材及焊缝区域的原始共晶碳化物发生粗化,形成了连续的网状结构,二次碳化物聚集长大成块状;碳化物M7C3和NbC分别转变为M23C6和G相;焊接接头的高温持久性能下降,硬度升高;熔合线附近区域是整个焊接接头的最薄弱区域;该乙烯裂解炉管服役6a后焊缝热影响区的损伤较为严重,炉管不宜继续使用。

乙烯裂解炉管选材及制造技术

介绍了小型乙烯毫秒炉辐射段炉管国产化过程中炉管的选材、制造及检验情况。结果表明,国产离心铸造炉管可以代替原有进口拉拔小口径来复管用于乙烯毫秒炉辐射段。