S30432奥氏体钢管喷丸强化形变层组织和特性

针对S30432钢管样的内壁喷丸强化形变层,采用金相分析、扫描电子显微分析和硬度分析等方法,进行了强化形变层表面状态、形变组织、显微硬度及其氧化特性的分析研究,并依据喷丸层形变组织形态特征的差别将强化形变组织分为单滑移层、多滑移层和碎化晶层3层。研究结果表明:喷丸强化效果主要取决于碎化晶层和多滑移层的发育程度,尤其是取决于碎化晶层的发育程度;喷丸处理可以提高奥氏体钢管的抗氧化能力。

钢球堵塞引起S30432屏式过热器爆管的失效特征分析

以试运行阶段就发生因钢球堵塞造成过热蠕变爆管的某600MW超超临界锅炉屏式过热器为例,通过宏观检查、尺寸测量、化学成分分析、力学性能分析、金相分析、维氏硬度试验和扫描电镜观察等方法,并与相邻管子进行对比,得出了钢球堵塞引起S30432爆管失效的特征。结果表明:爆口部位的管径、壁厚、蠕变孔洞、蠕变裂纹及老化程度等方面存在明显特征,除爆口部位及弯管部位外的各项试验结果均符合标准对新管的要求,但其材质状态已明显差于相邻管子。

T92和S30432马氏体/奥氏体异种钢焊接接头硬度研究

为了研究焊接工艺参数变化对异种钢焊接接头性能的影响,文中分别制备了不同热输入、焊接方法、焊接层数、焊丝类型、坡口角度、层间温度及热处理温度的T92/S30432异种钢焊接接头,分析了焊接工艺参数变化对异种钢焊接接头硬度的影响规律。研究发现:T92和S30432异种钢焊接接头的硬度在T92钢侧热影响区最高,S30432钢侧热影响区次之,焊缝硬度最低;热输入和热处理对两侧热影响区硬度产生相反的影响,自动钨极氩弧焊能升高热影响区硬度同时降低焊缝硬度;采用45°坡口角度降低了热影响区硬度;层间温度和焊接层数对接头硬度影响较小。

碳、铌对ASME S30432奥氏体耐热钢晶间腐蚀性能的影响

研究了碳、铌含量对ASME S30432钢晶间腐蚀性能的影响。结果表明：当碳含量在0．058％～0．110％变化时，随碳含量增加该钢的晶间腐蚀敏感性增加，易发生晶界腐蚀；铌含量由0．30％增加到0．70％对抗晶间腐蚀性能有改善，含碳量对晶间腐蚀的影响比铌明显；铌含量与碳含量的比值至少在5．8以上才可能对晶间腐蚀有抑制作用。

S30432奥氏体不锈钢高温应力时效后的马氏体组织

采用XRD、SEM、TEM、EBSD和VSM等多种方法,分析了S30432奥氏体不锈钢新样品、高温应力时效样品(650℃/51 MPa/1.9×104h)的显微组织(尤其是高温应力时效后马氏体组织),探讨了高温应力时效前后的磁性变化。结果表明:S30432高温应力时效组织中存在α'-马氏体,位于贫铬区内的紧邻晶界区,亚结构为高密度位错;紧邻晶界区中铬贫化诱发了马氏体转变;碳化物具有磁性,为0.234 emu/g(外加磁场强度1000 Oe时);马氏体和碳化物共同引起了高温时效S30432出现磁性,其中前者占主要部分。

S30432钢连铸和模铸管坯的高温加工性能对比

利用Gleeble热模拟试验机,完成了同炉冶炼的S30432钢连铸和模铸工艺生产的管坯在高温下的拉伸热变形过程,设置了1000、1050、1100、1150℃系列温度和0.1、1、5 s^(-1)应变速率的不同热模拟试验条件,获得了同炉冶炼的S30432钢连铸和模铸工艺生产的管坯在各个高温拉伸条件下的高温应力-应变曲线,并对其进行修正和拟合,使其尽可能符合实际试验情况。对同炉冶炼的S30432钢连铸管坯和模铸管坯的热变形本构方程进行了拟合,并对2种工艺管坯的高温热塑性差异进行对比分析。结果表明,连铸管坯和模铸管坯的热塑性在不同拉伸温度和速率下表现出一定规律性,连铸管坯的热塑性存在较大的波动,且整体上略逊于模铸管坯,为改进优化管坯的穿孔工艺提供了参考。通过扫描电镜对高温拉伸断口的微观组织结构进行表征,发现高温拉伸失效形式为塑性断裂,绝大部分断口形貌属于韧窝断口。然而,在特定条件下,部分连铸管坯试样表现出较差的热塑性,其断裂形式转变为脆性断裂。对于S30432钢连铸管坯的高温塑性加工,建议使用较高的应变速率和较高的应变温度以获得良好的加工性能。

固溶温度对S30432新型奥氏体不锈钢性能的影响

S30432新型奥氏体不锈钢在应变条件下需固溶热处理,通过不同固溶温度对应变量为15%的S30432不锈钢进行对比研究,确定最佳固溶热处理温度。

晶粒尺寸和表面状态对S30432钢蒸汽氧化行为的影响

利用自制的蒸汽氧化装置对不同晶粒度和表面状态的S30432钢管试样在650℃下进行不同试验时间节点的蒸汽氧化试验,采用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析方法研究了氧化层的形貌、成分和相组成.结果表明:在试验时间内,不同的S30432钢管试样的抗蒸汽氧化性能存在差异;细化晶粒及提高晶粒度均匀性有利于提高S30432钢的抗蒸汽氧化性能;喷丸处理能改变钢管试样的内壁表面状态,加快Cr从基体向内壁表面扩散,形成富Cr的致密氧化层,显著降低了氧化膜的生长速度;在蒸汽氧化过程中形成的氧化层分内外两层:内层富Cr,与基体界面处形成高铬含量愈合层,外层为铁的氧化物.

S30432钢在高温应力作用下的微观组织

为研究S30432钢在高温应力作用下的微观组织,利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）对S30432钢在650℃下的持久试样进行了微观组织分析.结果表明：经过长时高温应力作用,晶内存在大量变形带、孪晶和亚结构;M23C6相沿变形带分布,有阻碍变形的作用;MX相的尺寸约为50~120 nm,与位错、位错墙之间有明显的相互作用;富Cu相的尺寸约为3~50 nm,在钢中弥散分布,与位错有相互作用.

锅炉用S30432奥氏体耐热钢晶间腐蚀试验的探讨

从晶间腐蚀机理、S30432奥氏体耐热钢特点、晶间腐蚀试验方法等方面,阐明S30432钢管进行原材料晶间腐蚀试验时不应该进行敏化处理;从锅炉制造、运输、现场存放和运行方面提出了预防S30432钢管晶间腐蚀的措施。

超超临界二次再热机组高温受热面S30432钢微观组织分析

针对某超超临界二次再热机组锅炉高温受热面用S30432奥氏体不锈钢(S30432钢)服役约6 200 h后组织性能变化,采用扫描电镜、X射线能谱分析仪、透射电镜等,观察该锅炉高压再热器、末级过热器和低压再热器管样运行后氧化层的表面形貌和元素分布特征,并对晶内、晶界析出相和位错组态进行分析对比。结果表明:运行后各部件组织稳定性较好,试样表面有致密的Cr_2O_3生成,厚度约200~400 nm;晶内有大量细小的ε-Cu相和Nb C(N)颗粒析出,分别约为10~20 nm和50 nm,在晶内均匀分布,能有效钉扎位错;晶界及三叉晶界处有颗粒状的M23C6不连续分布,尺寸在100~400 nm;高压再热器管由于服役温度较高,析出相的平均尺寸略大于其他试样。

喷丸处理对S30432钢650℃蒸汽氧化行为的影响

目的提高S30432钢的抗蒸汽氧化性能。方法对S30432钢管进行内表面喷丸处理。在蒸汽氧化实验平台上,对喷丸和未喷丸的S30432钢管进行蒸汽氧化实验,对比研究了其在650℃水蒸汽中的氧化行为。用分析天平测量了试样的增重变化,通过扫描电镜观察了氧化皮表层形貌和氧化层显微结构。结果未喷丸的S30432钢管氧化增重呈抛物线规律,而喷丸后的试样具有完全抗氧化性。未喷丸S30432钢试样表面生成富Fe氧化物,在200 h左右发生失稳氧化,氧化皮快速增厚,500 h时氧化皮厚度达到13μm。喷丸处理后,氧化皮富Cr且很薄,约0.5μm,具有良好的保护性。结论喷丸处理能够显著地提高S30432钢的抗蒸汽氧化性能,通过抑制失稳氧化的发生,使表面快速生成完整的富Cr氧化皮。

复合喷丸工艺对S30432钢表面应力与组织的影响

采用扫描电镜、X射线衍射仪研究喷丸形变处理工艺对S30432钢表面残余压应力分布与组织结构变化的影响,分析了不同喷丸工艺下表面残余应力的分布特征。结果表明,采用钢丸与陶瓷丸复合喷丸工艺,材料表面残余压应力约为-520 MPa,而最大残余应力值在距表面大约0.02 mm处,其值约为-550 MPa;采用单一钢丸的喷丸工艺,表面残余压应力约为-400 MPa,距表面大约0.06 mm处残余压应力达到最大值,约为-500 MPa。喷丸后在形变层形成许多位错墙并将组织分割为细小的位错胞。

S30432钢的微观组织与高温性能

对国产和进口S30432钢的微观组织以及夹杂物的形态进行对比,研究了高温条件下S30432钢的力学性能及高温拉伸后该材料显微结构。结果表明:国产S30432钢管的杂质元素和非金属夹杂物含量、晶粒度控制良好;S30432钢的高温抗拉强度随温度的升高而降低,但其屈服强度在600～700℃出现波动,700℃时屈服强度略高于600℃。通过对拉断后试样的显微组织分析可知,在700℃时析出了更多弥散分布的强化相,其阻碍了位错的运动。

S30432钢700℃持久σ相的析出及其对性能的影响

在Thermo-Calc软件模拟计算的基础上,采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜对S30432钢700℃持久后的析出相特别是σ相进行分析,并研究其对持久塑性的影响.结果表明:S30432钢700℃持久后除存在富铜相、MX相和M23C6外,持久4 363h后在晶界析出块状的σ相;随着持久时间延长,σ相数量增加并粗化;晶界析出的块状σ相促使空洞形核和裂纹发展,对4 363~6 234h阶段持久塑性的骤降产生重要影响.

国产S30432钢和T92异种钢焊接接头力学性能和显微组织分析

研究了国产奥氏体S30432钢和马氏体T92异种钢焊接接头的力学性能、各微区的显微组织、硬度分布以及T92钢化学成分变化对焊接接头微观组织的影响,并与进口S30432钢和T92异种钢焊接接头的性能进行了对比.结果表明:国产S30432钢和T92异种钢焊接接头与进口同类型钢焊接接头的力学性能相当,硬度分布情况相同,T92钢侧熔合区的硬度最高,但国产S30432钢和T92异种钢焊接接头的硬度稍低于进口钢.在异种钢焊接接头的T92钢侧熔合区出现块状铁素体带,且发现T92钢不同的Creq当量会影响块状铁素体生成的数量和尺寸.

钒的添加对S30432耐热钢高温抗氧化性能的影响

采用高温静态空气氧化试验和600℃、20 MPa高温水蒸气氧化试验,比较不含V和含V的S30432钢高温抗氧化性能。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)研究不含V钢和含V钢氧化后表面氧化层的物相和形貌,并分析V对S30432钢高温抗氧化性能的影响机理。结果表明:添加V后,S30432钢的高温抗氧化性能下降。高温静态空气氧化时,含V钢氧化更严重。在800℃静态空气氧化时,不含V钢和含V钢的氧化动力学方程分别为(Δw)^(1.25)=0.0551t和(Δw)^(1.41)=0.0952t。与不含V钢相比,含V钢表面氧化层更易破裂脱落,破裂脱落后的氧化层保护作用降低,使得氧化更严重。在600℃、20 MPa水蒸气氧化时,不含V和含V的钢表面生成的富Cr氧化物层致密且连续,两种钢均具有良好的抗蒸气氧化性能。

变形参数对S65钢奥氏体相变动力学曲线的影响

利用Gleeble 1 5 0 0热 /动模拟试验机 ,研究了变形道次、变形量、变形速率等对S6 5钢变形后的过冷奥氏体连续冷却转变曲线 (CCT曲线 )的影响。根据此研究结果 ,选择合理的变形参数 ,制定相应的轧制工艺 ,可获得S6 5钢优良的组织性能。

超级奥氏体不锈钢S31254钢的焊接

通过对超级奥氏体不锈钢S31254钢进行焊接性分析,制定了该钢种的焊接工艺参数及焊接过程中出现问题的预防措施,为焊接同类钢材提供了借鉴。