超超临界机组用国产Super304H钢管原始态及服役态的力学性能

对国产Super304H钢管(包括原始状态管、服役12 000h和34 000h的运行管)进行了常规试验,包括拉伸、冲击、硬度、金相检验。结果表明:国产Super304H原始管的各项性能指标均符合相关标准的要求;随着服役时间的延长,运行管拉伸性能和硬度的变化幅度不大,但冲击韧度却出现明显下降,且焊缝的冲击韧度明显较母材的低;冲击韧度的急剧下降与碳化物在晶界上的大量析出和聚集有密切关系。

建筑用SUPER304H钢管材在不同预变形量下的力学性能变化

研究了预变形量对建筑用SUPER304H钢管材力学性能的影响。结果表明,SUPER304H钢管材的预变形量的大小对其断面收缩率几乎没有影响。其室温和高温下的抗拉强度、屈服强度以及硬度随预变形量的增加先显著增强,之后缓慢增加,而其伸长率则相反。预变形量对SUPER304H钢管材的持久性能有一定的影响,但影响不大。

超临界锅炉机组过热器用Super304H钢管道TIG焊接有限元分析

基于ANSYS软件平台,建立了Super304H钢管道TIG焊接的有限元数值分析模型。采用单元生死的热源模式进行加载,获得了焊接温度场分布规律。利用温度-应力间接耦合的方法计算了焊接残余应力场。结果表明:在焊缝及附近区域,管道外表面的环向和轴向残余应力均为压应力,管道内表面为较大的残余拉应力。在焊趾处,管道内表面的环向残余应力最大值约260MPa,轴向残余最大值约230MPa。

超超临界机组用SUPER304H钢管国产化关键制造工艺的分析

通过对国内外制造的SUPER304H奥氏体钢管实物成分的分析,结合该钢种合金元素的强化机理作用,提出在国产化关键制造工艺中对SUPER304H钢管采用内壁喷丸技术,并利用金相浸蚀技术观察和测试了国外SUPER304H钢内壁喷丸实物和应变层深度.结果表明：喷丸实物应变层深度约为40-70μm,喷头的喷射压力大于0.7 MPa.此外,还对制管过程的热处理、冷加工变形量和喷丸等关键工艺进行了分析.

超(超)临界发电机组用Super304H钢管关键制造工艺的分析

通过对国内外制造的600 MW以上的超(超)临界发电机组用Super304H钢(%:0.07～0.13C、17.0～19.0Cr、7.5～10.5Ni、0.001～0.010B、0.3～0.6Nb、2.5～3.5Cu、0.05～0.12N)管材的制造工艺和质量分析,得出为获得较好的高温力学性能和耐腐蚀性,最佳的成分控制为:≤0.08%C、≤3.0%Cu、0.0002%S、Nb/C≥5、Nb/(C+N)≥2。文中叙述了Super304H钢管的热处理,冷加工变形量,喷丸等关键工艺。

预变形量对SUPER304H钢管性能的影响

对超(超)临界锅炉用SUPER304H耐热钢管进行预变形量分别为0,15%,20%的预变形,再在700℃时效100,1 000,5 000h,研究了预变形量对时效前后钢管性能的影响。结果表明:随预变形量的增加,变形钢管的室温强度、硬度和短时高温强度均上升,塑性下降明显,但仍具有一定塑性;时效钢管的硬度变化主要取决于预变形量而非时效时间,但时效会降低变形钢管的短时高温强度;不高于20%的预变形量对SUPER304H钢管的持久性能影响有限。

某电厂Super304H钢管晶间腐蚀开裂原因分析

某电厂Super304H钢过热器和再热器在机组试运行过程中,连接短管和管屏的焊接接头附近出现晶间腐蚀,导致多处泄漏。通过对材料化学成分分析、能谱分析、金相组织和扫描电镜观察,以及钢管敏化后的晶间腐蚀试验,结果表明:Super304H钢基体为等轴奥氏体组织,无论是否经过敏化处理,经晶间腐蚀试验并弯曲后均会出现开裂;钢管的含铌量与含碳量之比仅为5.4,碳含量偏高而铌含量偏低易导致晶间腐蚀,并且钢管在堆放过程中受到介质的腐蚀,焊缝收缩所产生的拉应力促进了裂纹的产生和扩展。

超(超)临界锅炉用Super304H钢管试制研究

Super304H是超(超)临界锅炉管用材,在我公司属首次试制。根据Super304H钢及钢管技术条件要求,对试制工艺进行了研究,着重对冶炼工艺和冷加工工艺进行了深入分析和研究。结果表明,通过在EF和LF炉中深度脱S,钢中S含量可以达到0.005%以下;观察了钢坯和钢管的显微组织,表明钢管具有单相奥氏体组织;钢的冷加工硬化试验也表明Super304H的冷加工性能优异,与其它18Cr-8Ni型不锈钢相当,采用类似的冷加工工艺完全可行;同时还研究了固溶热处理制度对钢管晶粒度的影响。试制结果表明,钢管的化学成分及各项室温性能,完全符合技术条件要求。

TP347H与Super304H耐热钢热疲劳过程的变形与开裂行为研究

基于金属板材热疲劳试验方法(HB 6660-2011),对比分析了TP347H和Super304H两种耐热钢的供货态、相同热处理条件下的固溶态和时效态试样在热疲劳过程中底部尺寸的变形行为,以及缺口部位裂纹形貌。结果表明:这3种状态Super304H钢在热疲劳试验后的变形均小于相应TP347H钢的,TP347H缺口呈现相对较大的钝化,时效态试样钝化最大,裂纹最短。缺口附近的观察结果,TP347H在缺口附近龟裂损伤程度弱于Super304H钢的,开裂方式主要为沿晶开裂,也有部分穿晶开裂。

Super304H钢管国产化和质量现状

介绍了超超临界机组用的Super304H钢管的国内外生产现状,分析了国产Super304H钢管质量状况,包括化学成分、力学性能和金相特征。调查分析结果表明,目前国内已有多家企业具备了Super304H钢管的生产能力,国产与进口Super304H钢管相比,在某些指标上还存在一定的差距,但已能满足相关标准的要求。国产Super304H钢管已在国内超超临界机组中投入使用,应加强运行监督。

SUPER304H锅炉钢管局部腐蚀分析及其防护对策

对某沿海在建机组锅炉用SUPER304H钢管出现的局部腐蚀进行了宏观形貌、化学成分、金相、扫描电镜及能谱分析结果表明,SUPER304H钢管局部腐蚀的主要原因是由氯离子引起的。对此,建议在SUPER304H钢管海运及存放时,加盖帆布和采用缓蚀剂进行防护。对已产生局部腐蚀的管材进行打磨,并经渗透探伤和壁厚测量检验合格后可正常使用。

服役态Super304H耐热钢管显微组织演变及高温力学性能研究

目的探究服役Super304H钢管外壁粗晶组织演变及其对高温力学性能的影响,为超超临界机组运行管理与安全评估提供技术支持。方法针对不同服役时间的Super304H耐热钢管,开展显微组织演变及650℃高温拉伸力学性能研究,着重探讨钢管外壁奥氏体晶粒异常长大、第二相析出长大及其对钢管高温力学性能的影响规律。结果服役态Super304H钢管中的第二相以富铜相、MX相及M23C6相为主,其外壁奥氏体晶粒异常长大,形成粗晶区,而靠近内壁钢管中的奥氏体晶粒长大不明显,为细晶区。相对于细晶区,粗晶区奥氏体晶界及晶内析出更多的第二相,尺寸更大,弥散度降低,导致粗晶区高温拉伸性能显著降低。结论长期高温运行的Super304H耐热钢管应加强监督,消除因外壁奥氏体晶粒异常长大而带来的胀管等安全隐患。

时效粗、细晶Super304H钢的第二相析出行为及力学性能

采用预变形后固溶处理的方法制备了粗晶Super304H钢试样,对比研究了粗、细晶Super304H钢试样在700℃时效过程中的第二相析出行为及力学性能。结果表明:时效过程中,细小MX相与富Cu相颗粒主要分布于奥氏体晶内,奥氏体晶粒尺寸对其析出行为影响不大。粗晶Super304H钢中的M23C6相颗粒择优沿奥氏体晶界析出,长大速率大,时效1200 h后,呈连续网络状分布。随着时效时间的延长,粗、细晶Super304H钢试样的室温及高温拉伸强度先上升后下降,最终趋于稳定,断后伸长率单调下降。时效态粗晶Super304H钢试样的室温、高温拉伸力学性能,尤其是塑性,均明显小于时效态细晶Super304H钢试样。

Super 304H钢在模拟烟气腐蚀环境中持久性能与组织演变研究

奥氏体钢在锅炉关键部位服役过程中面临烟气/煤灰腐蚀+应力协同作用的挑战,存在一定的安全隐患。在静态空气及烟气/煤灰腐蚀环境下,通过模拟实验台对Super 304H钢进行温度为650℃、应力为200~300 MPa的持久实验,研究腐蚀环境对其持久性能及组织演变的影响。结果表明:相较于空气环境,腐蚀条件下Super 304H钢持久寿命下降幅度可达83%,且随着持久应力的降低合金寿命下降更明显;烟气/煤灰腐蚀导致合金表面连续的腐蚀产物出现开裂、剥落,基体发生内硫化,在拉应力的共同作用下试样内部出现沿晶开裂等蠕变损伤;基体表面由于合金元素的损失,在高温下发生再结晶,并在实验结束后发生马氏体转变,腐蚀-应力环境中合金表面腐蚀产物的开裂、剥落,内硫化物的形成,表层再结晶细晶区的增厚和晶界损伤的加剧共同促进了Super 304H钢的持久断裂。烟气/煤灰腐蚀环境通过影响Super 304H钢腐蚀过程,恶化合金基体组织影响其持久性能。

T92/Super304H异种钢焊接接头服役前后力学变化及其寿命评估

火电机组中过热器,再热器等部件需应用到异种钢焊接接头来满足不同环境的需求,这要求材料具有更高的耐高温腐蚀性能、屈服极限以及抗拉强度,而服役造成的老化会很大程度影响焊接件的性能,进而影响其寿命。为了研究服役对于异种钢焊接接头T92/Super304H的力学性能的影响。通过在610℃高温状态下,对已服役和未服役的焊接接头进行了不同加载速率的拉伸试验,获得了应力应变曲线及拟合曲线,通过扫描电子显微镜(SEM)分析了断口形貌。在相同温度下,对试样加载不同应力进行蠕变试验,获得了焊接接头的本构方程和蠕变寿命预测模型,分析了其断裂原因。结果表明:已服役和未服役的焊接接头高温拉伸时断裂均发生在T92侧(T92热影响区),试样有明显的颈缩;材料的初始应力值越大,蠕变寿命越短;随着初始应力水平的增加,蠕变应变速率变化加快;寿命预测拟合曲线和实际的蠕变试验一致。

Super304H不锈钢管工艺试验研究

Super304H是住友钢铁公司开发的一种能满足超超临界参数需要的具有高温强度、耐氧化、能长期服役、适合做过热器和再热器管、经济的奥氏体不锈钢。本文介绍了Super304H不锈钢同种钢焊接试验和加工性能试验以及Super304H异种钢焊接试验,得出了试验结论。

摩擦转速对Super304H摩擦焊焊接接头性能的影响

本文使用连续摩擦焊技术代替传统的氩弧焊工艺焊接Super304H钢管,摩擦焊过程中,施加不同的摩擦转速,研究不同的摩擦转速在焊接过程中对焊接接头力学性能的影响。结果表明,增加摩擦转速,焊合区和热影响区晶粒尺寸变化不明显,热影响区析出部分碳化物,显微硬度和拉伸强度随着摩擦转速增大而增大,冲击韧性随着摩擦转速增大而下降,拉伸试样断裂位置为热影响区。摩擦焊焊接接头的微观组织均匀分布和力学性能优秀。

摩擦压力对Super304H摩擦焊焊接接头性能的影响

本文使用连续摩擦焊技术代替传统的氩弧焊工艺焊接Super304H钢管,摩擦焊焊接的接头拥有均匀的微观组织和突出的力学性能。摩擦焊过程中,施加不同的摩擦压力,研究不同的摩擦压力在焊接过程中对焊接接头力学性能的影响。结果表明,增加摩擦压力,焊合区和热影响区晶粒尺寸变化不明显,热影响区析出部分碳化物,显微硬度和拉伸强度随着摩擦压力增大而增大,拉伸试样断裂位置为热影响区。

T91/Super304H异种钢管焊接工艺研究

研究了具有良好高温蠕变强度和抗氧化性的T91和Super304H异种钢管的焊接试验材料、焊接参数、焊缝两侧力学性能及冲击韧性,焊接组织转变等,最终确定了T91及Super304H的最佳焊接工艺。

晶粒异常长大对服役Super304H管力学性能的影响

采用显微组织观察及力学性能测试研究了服役态Super304钢管外壁组织异常区结构特征及其对服役态Super304H钢管力学性能的影响,探讨了奥氏体晶粒异常长大的原因。结果表明,服役Super304H钢管外壁形成了连续的组织异常区,奥氏体晶粒度为1级。该服役钢管室温拉伸强度虽较供货态高,但外壁组织异常区的强度、塑性显著降低,拉伸断口呈现准解理断裂特征。残余变形、第二相析出长大及内外壁温度与应力分布的差异等可能是造成服役态Super304H钢管外壁区域奥氏体晶粒异常长大的原因。