多因素耦合下Cr35Ni45Nb钢乙烯裂解炉管损伤数值模拟

基于连续损伤力学理论,利用FORTRAN语言开发了多因素耦合下材料损伤发展的ABAQUS用户子程序,模拟了1050℃温度下,蠕变-渗碳耦合作用的Cr35Ni45Nb钢损伤发展过程。结果表明:承受单一蠕变损伤的炉管外壁最先失效,而承受蠕变-渗碳耦合作用下的炉管内壁最先开裂。单一蠕变因素下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长出现先降低后增长的趋势。外壁的Von-mises值和最大主应力随着服役时间的延长而增大,从而导致炉管外壁的损伤发展速率高于内壁。蠕变-渗碳耦合作用下Cr35Ni45Nb钢的内壁Von-mises应力和最大主应力随着服役时间的延长而降低,而外壁则相反。

Cr35Ni45Nb钢铝硅共渗涂层抗渗碳性能研究

对乙烯裂解炉管材料Cr35Ni45Nb钢进行铝硅共渗处理。对处理后试样进行观察分析,渗层由渗剂残留组成的粘附层、互扩散层和连续白亮的渗层组成共渗。处理后基体硬度没有变化。对未进行铝硅共渗处理的试样渗碳处理,发现试样出现约40μm渗碳层,基体分布着碳化物颗粒。而铝硅共渗处理后的试样渗碳后,碳化物颗粒均分布在渗层,渗碳层硬度约为20μm,基体内无碳化物颗粒。因此铝硅共渗处理提升了材料的抗渗碳能力。

超临界汽轮机低压转子0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片断裂原因

某超临界汽轮机低压转子次末级0Cr17Ni4Cu4Nb钢叶片发生断裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法分析了叶片断裂的原因。结果表明:在灵活性运行工况下,机组承受的载荷频繁发生变化,造成低压缸进汽量和汽流频繁大幅波动,导致长叶型的次末级叶片在运行过程中发生颤振;次末级叶片的叶根尺寸与叶根槽不匹配,使叶根松动、叶片晃动,加剧了叶片的颤振;在两种因素共同作用下,机组出汽侧近叶根的应力集中区域萌生了裂纹,在叶片颤振产生的交变应力作用下,裂纹以疲劳的形式不断扩展,最终导致叶片整体断裂。

时效时间对Cr35Ni45Nb离心铸造奥氏体钢力学性能与微观组织的影响

研究1200℃时效温度下不同时效时间对Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管材料的微观组织、室温和高温(900℃)力学性能的影响。结果表明:在1200℃下,材料力学性能出现先增后减的趋势。当时效135.2 h后,试样抗拉强度、屈服强度、延伸率和冲击韧性达到最大值。时效时间对合金显微组织具有显著的影响。析出并弥散分布的细小的二次碳化物对Cr35Ni45Nb钢综合性能具有强化作用。析出的针状碳化物、碳化物向晶界聚集并粗化、初始的连续网状碳化物结构转变成不连续的链状均导致Cr35Ni45Nb钢力学性能下降和围观组织劣化。

含微量Zr、Ti的Cr35Ni45Nb奥氏体不锈钢的微观组织结构与力学性能

利用XRD、SEM等分析手段,对含微量Zr、Ti的Cr35Ni45Nb合金的力学性能和微观组织相互关系进行了研究。结果表明,该合金组织为奥氏体基体和枝晶间骨架状碳化物,碳化物类型为富铬的M23C6和含铌等强碳化物元素组成的MC;微量Zr、Ti可细化二次析出的Cr35Ni45Nb合金中的碳化物,使其呈粒状较均匀地分布在晶内,从而提高合金的力学性能。

组织损伤对Cr35Ni45Nb钢蠕变持久寿命的影响

以Cr35Ni45Nb合金钢为对象进行一系列高温蠕变持久试验,并采用SEM、EDS等对试样外表面、横截面及断口进行了观察分析。结果表明,蠕变过程中Cr35Ni45Nb的氧化腐蚀对持久寿命的影响较大,它主要取决于表面氧化膜破裂-自修复和内氧化两种行为的耦合过程;当氧化膜失去保护作用后,严重的内氧化过程将逐渐向心部扩展,使得晶界强度急剧弱化,材料的有效承载面积减小,从而加速材料的蠕变进程。另外,高温应力环境下Cr35Ni45Nb钢中会同时发生一次碳化物聚合粗化、析出相粒子数目减少、内氧化等化学损伤,以及蠕变空洞的形核长大甚至裂纹的形成等机械应力损伤,这两种损伤相互促进,导致炉管材料组织及力学性能弱化,持久寿命降低,Larson-Miller参数法外推的持久寿命发生一定程度的偏离。

基于修正θ投影法的炉管用Cr25Ni35Nb钢蠕变寿命预测

通过在不同温度和应力下对炉管用Cr25Ni35Nb钢进行蠕变试验,并采用修正θ投影法对Cr25Ni35Nb钢的蠕变曲线进行拟合,得出了蠕变方程中参数θi的数学表达式,建立了钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程。在此基础上,对该钢的蠕变寿命进行了预测,并与实际使用寿命进行了对比,结果两者吻合较好。

采用修正θ投影法预测Cr25Ni35Nb炉管钢的蠕变性能

在不同温度和不同应力下对Cr25Ni35Nb炉管钢进行了蠕变试验;并采用修正后的θ投影法对该钢的蠕变曲线进行了拟合,得到了蠕变方程中参数iθ的数学表达式,建立了该钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程,并据此预测了950℃、18 MPa下该钢的蠕变曲线。结果表明:预测曲线和试验曲线吻合较好。

Cr35Ni45钢高温长期服役过程的氧化机理研究

采用扫描电镜、电子探针和XRD等方法对不同服役时间(原始态、1.5年、6年)Cr35Ni45乙烯裂解炉管内壁的氧化行为进行分析。结果表明,高温长时服役后炉管内壁出现了氧化层、碳化物贫化区和碳化物富集区三个区域,其氧化行为包括Cr2O3外氧化和SiO2内氧化;由于清焦、热应力及Cr2O3的高温不稳定性的影响,服役过程中外氧化膜发生了反复破坏和重建;外氧化膜的反复破坏和重建使亚表层贫铬,导致形成碳化物的临界碳浓度增加,在内壁亚表层形成贫碳化物区,多余的碳原子在其内侧析出,形成碳化物富集区。服役6年炉管的组织已经进入"Cr-C重新内分布"到"碳化物氧化"的过渡阶段,发生严重的内碳化和内氧化,组织弱化严重。

ZG35Cr25Ni12NNbRE钢中黑斑组织的成因探讨

ZG35Cr2 5Ni12奥氏体耐热铸钢经固溶时效后的显微组织由初晶奥氏体、共晶碳化物 ,以及在奥氏体基体上时效析出的二次碳化物组成 ;使用 3.5a(年 )后二次碳化物增多 ,共晶碳化物附近的“无析出区”消失 ,并在许多共晶碳化物内部形成黑斑组织。研究表明 ,黑斑组织是富含稀土元素的氮碳化物ε (Cr ,Fe) 2 (N ,C)相 。

Cr25Ni35Nb+MA离心铸造管U形热弯制造技术研究

文章介绍了Cr25Ni35Nb+MA离心铸造管U形中频感应热弯的制造装置及成形工艺。通过分析离心铸造管材料性能,选择合理的弯前热处理工艺、推进速率、加热温度与冷却方式,同时,对U形管成形后壁厚减薄率、椭圆度及平面度变化规律进行分析,并通过渗透检测、微观组织观察、通球试验与水压试验检验成形后的产品质量,检验结果显示:弯前热处理降低了弯曲裂纹的产生;选取30~50 mm/s的推进速率、加热温度850~950℃并进行强风冷却,能够得到合格的弯管产品。

0Cr17Ni4Cu4Nb钢电渣坯裂纹产生原因

0Cr17Ni4Cu4Nb钢电渣锭开坯后,在钢坯角部有裂纹产生。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验等方法对该钢坯裂纹产生的原因进行分析。结果表明:开裂钢坯中的碳、氮、镍等元素含量较低,导致材料的铁素体含量较高,铁素体条带宽度较大;铁素体富集区的塑性较差,最终导致钢坯发生开裂。提高钢坯中的碳、氮、镍等元素的含量,可以改善钢坯的表面质量,避免产生裂纹。

Cr25Ni35Nb+MA炉管热弯开裂失效分析

介绍了Cr25Ni35Nb+MA炉管热弯工艺选择与热弯装置,分析弯曲过程弯管的受力状态,结合弯管表面杨梅粒子状态、化学成分、高温力学性能及表面裂纹特征,研究弯管开裂失效产生的原因。结果显示表面杨梅粒子在弯曲外侧受拉应力状态下容易产生局部应力集中,实际弯曲温度选择950~980℃偏高,导致晶界碳化物强度弱化而产生裂纹。提高Ni与Nb元素含量,弯曲温度降至900℃以下,可有效抑制裂纹产生。

含Nb的Cr35Ni45系和Cr25Ni35系离心铸管组织和高温性能对比

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析手段,研究了含Nb的离心铸管Cr25Ni35Nb和Cr35Ni45系合金轴向高温短时拉伸性能及其断口形貌。结果表明,1000℃以下,Cr35Ni45Nb合金的高温短时抗拉性能优于Cr25Ni35Nb合金,随温度升高,两者抗拉和屈服强度均降低;而Cr35Ni45Nb合金的延伸率明显高于Cr25Ni35Nb合金。两种合金的微观组织为奥氏体基体、共晶碳化物和NbC。Cr25Ni35Nb合金高温短时拉伸宏观断口较平整,韧窝尺寸小且数量较少,而Cr35Ni45Nb合金高温短时拉伸断口有大而深的韧窝,反映其延展性较好。

0Cr17Ni4Cu4Nb钢制螺钉断裂原因分析

某故障螺钉所用材料为0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化型不锈钢。通过断口宏微观观察、金相检验、硬度检测和能谱分析等实验,确定螺钉的断裂性质及断裂原因。结果表明:螺钉的失效性质为疲劳断裂;故障螺钉与疲劳实验螺钉疲劳源区附近均为准解理与沿晶特征,故障螺钉的沿晶特征较明显,应与该材料特性有关,尤其是螺纹根部在预紧力、拉应力、弯曲应力等复杂的综合应力状态下,螺钉产生沿晶特征。

45钢表面激光熔覆Ni35粉末的耐磨耐腐蚀性研究

利用同步送粉法,在45钢表面采用YLS-4000型光纤激光器熔覆一层Ni35合金粉末。对试样的金相显微组织进行了分析,对硬度进行了测试。采用电化学工作站和摩擦磨损试验机测定了熔覆层的耐腐蚀性和耐磨性。结果表明,熔覆层与基体层之间形成良好的冶金结合,熔覆层表面硬度约在450 HV0.2。激光熔覆层的自腐蚀电位正向移动明显,熔覆层的磨痕宽度明显小于基体的磨痕宽度,说明熔覆层的耐腐蚀性和耐磨性与基体相比较有了很大提高。

时效温度对0Cr17Ni4Cu4Nb钢组织及力学性能的影响

以。Crl7Ni4Cu4Nb马氏体沉淀硬化不锈钢为研究对象，分析了不同时效温度对其显微组织和力学性能的影响，并对试样断口特征进行了观察分析。结果表明：随着时效温度的升高（480～550℃），材料的抗拉强度瓯和屈服强度δp0.2呈逐渐下降的趋势，而材料的断面收缩率缈和伸长率艿。呈逐渐上升的趋势；材料的冲击韧性αku受时效温度的影响比较明显，呈逐渐上升的趋势，其中在550℃时αku达到213．4（J·cm^2）。同时由断口观察分析结果显示，时效温度为55。℃时拉伸断口的放射区最小，其塑性最好；冲击断口塑性变形最为明显，纤维区和剪切唇区所占的比例最大。0Cr17Ni4cu4Nb不锈钢随着时效温度的升高，淬火马氏体基体开始回复、再结晶，逆转变奥氏体开始生成并长大，导致材料中的残余奥氏体含量增加，而残余奥氏体的存在有利于OCrl7Ni4Cu4Nb不锈钢保持良好的塑性和韧性。

调整处理对0Cr17Ni4Cu4Nb钢组织及耐蚀性的影响

运用极化曲线、循环极化曲线等电化学方法研究了0Cr17Ni4Cu4Nb钢经不同工艺热处理后的耐海水腐蚀性能,并对显微组织进行了观察和分析.实验结果表明:固溶处理后的0Cr17Ni4Cu4Nb钢加入调整处理后再进行时效处理,组织更加均匀细小且击破电位、钝化区宽度及保护电位均有明显的提高,耐海水腐蚀性能全面优于直接时效态试样.调整处理的加入及参数的变化导致加热过程中合金碳化物的析出数量和种类发生变化,从而对其组织及耐蚀性能产生了影响.

45Cr4NiMoV钢动态再结晶模型研究

采用Gleeble热模拟试验机对45Cr4Ni Mo V钢在变形温度1000～1150℃,应变速率0.002～5s-1,最大变形量为55%的条件下进行热模拟压缩试验。采用Poliak EI和Jonas J J等人对θ-σ（θ=dσ/dε为加工硬化率）曲线的描述,建立了45Cr4Ni Mo V钢在变形参数范围内的动态回复曲线（DRV）。通过对变形过程中的动态再结晶体积分数XD与应力参数之间的关系拟合,得到了45Cr4Ni Mo V钢在变形参数范围内的动态再结晶体积分数模型为：XD=1-exp-1.29ε-εcε0.5εε2.304εε。

05Cr17Ni4Cu4Nb钢时效处理过程及变形过程对逆变奥氏体体积分数的影响

利用快速相变仪、X射线应力分析仪、MTS材料试验机等设备,对经不同温度时效处理的05Cr17Ni4Cu4Nb试样测量逆变奥氏体体积分数,分析605℃时效处理时不同保温时间下逆变奥氏体体积分数的变化,研究拉伸变形情况下逆变奥氏体体积分数变化情况.结果表明:在未超过材料Ac1情况下,逆变奥氏体体积分数随着时效温度的升高而增加,超过Ac1情况下,时效处理冷却过程中发生马氏体转变,逆变奥氏体体积分数反而降低;605℃时效处理情况下,逆变奥氏体体积分数随着保温时间延长先增加后减少,含量增加过程中逆变奥氏体析出行为符合JMA动力学方程;逆变奥氏体在变形过程中发生相变,其变形前后逆变奥氏体体积分数比值的对数值与真应变存在较好的线性关系.