超超临界机组In783合金螺栓早期断裂原因及其应用建议

分析了In783合金螺栓经常发生早期断裂的原因,并对In783合金螺栓的负蠕变现象进行讨论,得出In783合金螺栓的早期断裂与拆装工艺不规范、制造质量不良、材料服役后性能下降及其负蠕变等因素有关。最后给出了In783合金螺栓的应用建议。

IN783合金均匀化处理工艺研究

研究IN783合金显微组织及析出相,测定偏析相的初熔点温度。通过对不同温度、时间均匀化处理后合金试样中Nb元素的偏析程度以及β相的细化情况分析,确定IN783合金均匀化处理工艺。

汽轮机IN783合金螺栓的断裂行为

应用于超超临界机组汽轮机再热汽门的IN783合金螺栓频繁发生断裂,断裂形式多样。为研究影响其断裂行为的因素,对该螺栓材料进行了不同应力、温度下的持久断裂试验,并对断裂试样进行了金相检验及断口分析。结果表明:IN783合金螺栓在650℃和600℃时的时效脆性较大,持久塑性很低,试样断裂以沿晶脆性断裂为主,随着断裂时间的延长,裂纹源处氧化特征及断口腐蚀特征越来越明显,断裂形式逐渐转变为沿晶氧化断裂。

应力水平对In783合金蠕变性能和蠕变机制的影响

在620℃,对In783合金进行不同应力水平下的单轴拉伸蠕变试验,获得了该合金的Norton-Bailey本构参数;研究了应力水平对合金蠕变性能和蠕变机制的影响,并观察了合金在典型应力水平下的位错特征。结果表明:在不同应力水平下,合金的本构参数并不相同,高应力区的应力指数比低应力区的大;Norton-Bailey本构方程能较好地描述低应力区的蠕变曲线,但不能很好地描述高应力区的蠕变曲线;不同应力水平下本构参数不同的本质原因是蠕变机制不同,高应力区的蠕变机制以位错绕越第二相粒子为主,低应力区的蠕变机制以位错热激活攀移为主。

In783合金的相组成和组织结构

通过组织观察,研究了In783合金在铸态、热变形态、固溶处理和时效后的相组成及组织特征。结果表明,In783合金在γ基体上除了析出弥散的γ′相外,还析出β(NiAl)相。β(NiAl)相在铸态、热变形态下呈块状、长条状或粒状,1 120℃固溶处理后为粒状。合金再经845℃×3 h(空冷)时效处理后,析出粒状和短棒状β(NiAl)相,而且在β(NiAl)相周围出现了γ′相贫化区。

In783合金的组织与抗氧化性能

利用TEM研究了新一代Fe-Ni-Co基铁磁性抗氧化低膨胀高温合金In783的组织特征及其在不同温度下的循环氧化行为.研究表明,In783合金为γ-γ'-β相组成的3相合金,γ'弥散相强化基体γ相,提高了合金的室温强度、高温强度和持久强度;在晶界呈链状分布的β-NiAl相消除了此类合金存在的应力诱发晶界氧化脆性,从而消除了该合金的持久缺口敏感性.该合金在850℃循环氧化仍可达到完全抗氧化级别.

热处理对IN783合金组织和拉伸性能的影响

对IN783合金在不同热处理条件下的组织和拉伸性能进行了研究。结果表明:在标准热处理态的N783合金中,一次和二次β相同时存在,晶内形成两种尺寸的γ'相。在低于1150℃固溶处理后,晶粒长大速度慢,一次β相逐渐减少,二次β相析出增加,大尺寸γ'相稍有增加。高温固溶结合水淬处理,并缩短β时效时间,合金内析出密集细小的γ'相。IN783合金的拉伸强度对晶粒尺寸敏感,升高固溶温度后,合金的650℃强度逐渐降低,塑性变化不大。晶内析出密集细小的γ'相对合金晶内有强化作用,使粗晶合金保持了相当的强度。

超超临界汽轮机IN783螺栓断裂原因分析

某电厂汽轮机运行过程中在其中调门IN783合金螺栓的光杆处发生断裂。通过宏观和微观观察、化学成分和性能检测的基础上,对螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明:螺栓断裂起源于中心孔壁,断口以沿晶脆性形貌为主,断裂性质为应力加速晶界氧化(SAGBO)脆性断裂;β时效处理不合格导致SAGBO抗力不足是螺栓发生断裂的主要原因。

IN783低膨胀高温合金的热变形行为和组织演变

通过热压缩试验研究了IN783低膨胀高温合金在温度为1000~1120℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并采用电子背散射衍射(EBSD)研究了不同变形参数下合金的组织演变规律。结果表明,IN783合金的流变应力随着温度的升高和应变速率的减小而显著降低。基于Arrhenius方程和Zener-Hollomon参数模型,建立了该合金的本构方程为:ε=3.58237×10^(15)[sinh(0.00495724σ)]^(3.99121)exp(-417.146551/RT),可以很好地描述热变形过程中流变应力与变形温度和应变速率的关系。基于动态材料模型绘制了IN783合金的热加工图,并根据热加工图和微观组织分析,确定IN783镍基高温合金热加工的安全区间为:1000~1080℃/0.1~10 s^(-1),以及1000~1040℃/0.01~0.1 s^(-1)。此外,在高温低速率条件下(1060~1120℃、0.01 s^(-1)),尽管合金具有较高的功率耗散值,但会出现混晶组织和晶粒粗化现象,也不适合作为IN783合金的热加工区间。