超超临界机组汽轮机转子用9%-12%Cr耐热钢研究

文章介绍了超超临界汽轮机转子用9%-12%Cr耐热钢的发展历程,重点阐述了其基体组织与强化相的研究进展,并探讨了含B的9%-12%Cr转子用中存在的问题,展望了超超临界机组汽轮机转子用耐热钢中的发展趋势。

超超临界火电机组9%~12%Cr耐热钢研究

介绍在9%~12%Cr钢冶炼技术方面的研发现状,指出冶炼过程中存在的难点,分析9%~12%Cr钢的冶炼技术路线,指出后续技术开发方向。

正火冷却方式对9%Cr铁素体耐热钢组织与力学性能的影响

采取油冷和水冷2种冷却方式对9%Cr铁素体耐热钢进行正火处理,再进行回火,研究了正火冷却方式对该钢组织和力学性能的影响。结果表明:与水冷相比,油冷处理后试验钢的马氏体板条宽度较大,位错密度较小,晶界上析出的M_(23)C_(6)碳化物尺寸较小;与水冷相比,油冷处理后试验钢的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率以及上平台冲击吸收功分别提高了9.3%,4.7%,6.1%,5.4%,韧脆转变温度降低了17.7℃,拉伸性能和冲击性能提高。

9%～12%Cr马氏体耐热钢母材及焊缝的硬度控制

对P91钢母材及焊缝硬度与强度、冲击功及断裂韧度的关系进行的试验研究表明,当硬度低于180 HB时,P91钢母材及焊缝的强度不满足相关标准要求;当硬度高于270 HB时,焊缝的冲击功不满足相关标准的要求。试验结果与9%～12%Cr马氏体耐热钢的硬度控制判据相吻合。

9%～12%Cr耐热钢汽轮机缸体材料设计理念

介绍9%~12%Cr铁素体耐热钢的发展历程及超超临界汽轮机缸体材料在日、韩、美及欧洲等国家和地区的研发动态。重点介绍了欧洲COST计划、韩国斗山、日本国立材料研究所等的研究成果。从避免δ铁素体析出,增加强化相稳定性及提高材料在服役条件下的耐蚀性等角度出发,提出适用于620℃超超临界汽轮机缸体材料的耐热合金优化设计理念。

9％-12％Cr高等级耐热钢的IV型开裂研究进展

9%～12%Cr高等级耐热钢因其性能优势在超超临界机组中有良好的应用前景,但这些钢在高温、低应力长时间运行时其焊接接头的细晶区有出现IV型开裂的可能性。介绍国外研究机构对铁素体耐热钢IV型开裂的研究成果,分析了IV型开裂的试验应力该如何确定,我国目前投产运行的超超临界机组P92钢焊接接头的服役参数是否会导致IV型开裂从而引起部件失效等,从而为试验研究新型耐热钢的IV型开裂提供依据。

9%Cr耐热钢的高温热变形机制及组织演变

采用等温恒应变速率热压缩试验研究9%Cr耐热钢等轴锻态组织1000-1300℃、应变速率0.005-5s-1、50%变形程度条件下的热变形行为,分析热变形参数对应力-应变曲线和微观组织演变机理及规律的影响,并建立该合金不同应变条件下的热加工图。结果表明：9%Cr耐热钢突破传统始锻温度控制在1200℃左右的现状,采用适当提高热变形温度、增大应变速率的热变形新工艺,可以获得良好的组织和性能,并能够有效地防止裂纹的产生。

9%Cr耐热钢接头HAZ中的Ⅳ型裂纹

综述了9%Cr钢接头HAZ中Ⅳ型开裂的形态性质、影响因素及控制原理。结果表明,发生在接头HAZ细晶区和临界区的Ⅳ型裂纹,沿晶界粗大析出相产生的蠕变空洞或微孔串接扩展,属于蠕变损伤性质的典型脆性断裂裂纹。不均匀的马氏体+碳化物+微量δ-铁素体组织是Ⅳ型裂纹形成的组织因素。HAZ宽度对接头蠕变断裂强度影响很明显,母材中添加适量的B使焊接接头获得了良好抗蠕变断裂性能,焊接工艺因素的影响亦不可忽视。优化母材成分和显微组织是控制Ⅳ型裂纹倾向的必要条件,而正确的工艺措施则是控制Ⅳ型裂纹倾向的充分条件。

ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB耐热钢材料开发应用研究

随着火电超超临界机组蒸汽参数提高到28 MPa^30 MPa/600℃/620℃,对耐热钢的性能要求进一步提高,在目前耐热钢铸件材料无法满足该参数长期运行的条件下,开发了一种含Co和B的新型耐热钢材料。利用先进的JMat Pro计算软件对ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB进行成分配比和组织及相的模拟,并按计算确定的成分进行试制,通过对进口试块的常规力学性能、高温瞬时拉伸、断裂力学、高温持久-蠕变性能、组织稳定性及相分析和多回火试验后常规力学等使用性能和工艺性能进行了测试、分析,研究表明ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB材料可适用于620℃等级超超临界机组阀门、汽缸等高温高压部件。

电站用12%Cr耐热钢热处理工艺与组织性能研究

通过对电站用12%Cr型马氏体耐热钢不同工艺热处理的组织性能研究表明,正火(1 020～1 070℃×1 h)+回火(760℃×2 h)或高温退火(1 050℃×1 h)+回火(760℃×2 h)工艺热处理后的组织为板条马氏体,硬度在CSN417134—1977要求范围内;等温退火(1 050℃×1 h→670℃、750℃、870℃)+回火(760℃×2 h)工艺热处理后的组织为板条马氏体+珠光体,硬度在标准要求范围内;不完全退火(850℃、870℃)工艺热处理后会得到深浅二区域组织,其中深色区域为颗粒状珠光体,浅色区域为铁素体+碳化物,并且试样的硬度低于标准要求的下限值。

含硼、钴9%Cr耐热钢的热变形行为

热机械模拟试验是研究新型含硼、钴9%Cr耐热钢材料的有效方法,试验在温度T为900～1050℃、应变速率ε·为0.001～10s-1条件下进行,确定材料的热变形参数。利用相关试验数据建立基于峰值应力的新型含硼、钴9%Cr耐热钢本构方程,并以动态材料模型和Murthy失稳准则为理论基础,绘制材料的热加工图。试验结果表明:含硼、钴9%Cr耐热钢在高温下有较好的塑性,变形温度和变形速率对其高温塑性影响不大,但对动态再结晶的影响比较明显。将试验后的试样进行抛光腐蚀,并利用光学显微镜对含硼、钴9%Cr耐热钢在不同变形条件下的组织演变进行观察,进而研究动态再结晶生成及变化规律。

回火温度对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB耐热钢组织及性能的影响

为了满足高温条件下超超临界汽轮机发电机组对材料的需要,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机等设备研究了回火温度对ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB耐热钢的组织性能的影响。研究结果表明,当保持淬火温度和时间(1 100℃×1 h)不变及回火时间(2 h)恒定时,回火温度的变化对其显微组织及力学性能的影响比较明显。整体上来说,随着回火温度的上升,抗拉强度、屈服强度以及硬度,呈现先升高后降低的趋势,而延伸率则呈现先下降后上升的趋势。热处理为淬火(1 100℃×1 h)+第1次回火(730℃×2 h)+第2次回火(720℃×2 h)的试样,其显微组织相对比较理想,其板条状的回火马氏体细小致密,并且第2相呈颗粒状、大小均匀、弥散地分布于马氏体板条的晶界及晶内,因此选取其作为ZG12Cr9Mo1Co1Ni VNb NB耐热钢的优化热处理工艺。

12Cr1MoV耐热钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢异种钢焊接接头力学性能研究

本文主要针对锅炉管道中常采用珠光体耐热钢12Cr1MoV和18-8型1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢异种钢焊接发生早期断裂失效现象,对异种钢焊接接头两侧的母材各自在焊态及运行前后的机械性能进行对比研究。两种母材及接头的拉伸试验表明,珠光体耐热钢的强度低于奥氏体钢。经高温环境工作时,钢材的强度会有明显的提升,而塑性则会有所下降,因此在高温运行时易发生脆性断裂,从而导致接头的早期失效。

700℃高温短时时效对ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB铁素体耐热钢显微组织的影响

为了解ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB铁素体耐热钢在高温使用过程中的组织演化规律,采用透射电子显微镜和能谱仪等先进手段研究高温时效对该钢组织的影响。结果表明:在700℃时效100 h后,该钢的基体组织主要由马氏体板条、大量位错和析出相组成;析出相主要是Fe(Cr,Mo)23C6、VC、Fe2Mo型Laves相;大尺寸的Fe(Cr,Mo)23C6型碳化物主要分布于马氏体板条界和原奥氏体晶界,细小的VC型碳氮化物主要分布于基体,且析出相的数量增加;在高温时效过程中,Fe(Cr,Mo)23C6的尺寸增大,VC颗粒尺寸变化不大,热稳定性比Fe(Cr,Mo)23C6好。

Cu对9%Cr耐热钢焊缝微观组织的影响

通过重热模拟和透射电镜试验,研究了3种不同含Cu量的9%Cr耐热钢焊缝金属的微观组织结构。结果表明,Cu元素能抑制铁素体的形成,提高钢的强度和抗腐蚀性,强化焊缝组织。

焊接去应力处理对9%～12%Cr耐热铸钢性能的影响

通过对钢的去应力处理工艺，多次去心力处理对钢强度的影响，焊后热处理方式及焊材成分对钢的蠕蛮持久性能的影响等进行研究，得出9％～12％Cr铁素体耐热钢的特点，为研发新型铁素体耐热钢奠定基础。

不同晶粒尺寸的铸态12%Cr铁素体耐热钢热变形行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机对铸态柱状晶12%Cr铁素体耐热钢在变形温度为950~1250℃与应变速率为0.001~1 s-1下进行了等温热压缩实验,研究了不同柱状晶晶粒尺寸下钢的流变应力、本构方程与微观组织。结果表明:铸态12%Cr钢的流变应力随变形温度的提高与应变速率的降低而减小,原始晶粒尺寸越小,峰值应力越大。利用Arrhenius双曲正弦本构方程对不同变形下的流变应力进行了描述,计算出不同晶粒下的热变形激活能(Q(小柱状晶)>Q(大柱状晶)),且小柱状晶下的预测结果更为准确。原始晶粒尺寸越小,动态再结晶晶粒越多且尺寸越小。

锅炉管道用9-12%Cr钢Larson-Miller公式C参数确定

采用数据统计和分析的方法,对火电高温锅炉管道用的9-12%Cr钢Larson-Miller公式中C参数进行了优化。给出了T91/P91、T92/P92和T122/P122的Larson-Miller公式中的最佳C参数值,并分析了它们的持久性能数据的可靠性。

高性能9%~12%Cr转子钢发展现状及锻件国产化概况

概括了火电机组汽轮机转子用铁素体耐热钢的发展现状,以及国内外生产与应用情况。介绍了首支COST-FB2国产化锻件的生产试制情况,并将国产锻件性能与国外报道的数据以及进口转子性能进行对比,结果表明,国产锻件能够达到国外水平,但距少数企业的高水平锻件仍存在差距。以国内现有的技术现状为基础,讨论了现阶段高性能转子锻件国产化存在的部分问题,未来需要在电渣冶炼与组织均匀化等多个方面进行技术攻关。

激光共焦扫描显微镜及其在9%～12%Cr钢微观组织观察中的应用

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及激光共焦扫描显微镜(LEXT)对9%～12%Cr马氏体耐热钢的微观组织形貌的分析表明,LEXT具有更高的分辨率和放大倍率,可用来观察样品表面亚微米程度(0.2μm)的三维形态和形貌,又可以测量微小尺寸。LEXT在进行9%～12%Cr钢制高温承压部件微观组织老化规律研究和金属监督检验等方面具有明显的优势和应用前景。