冷加工和时效处理对Sanicro 25钢组织和蠕变性能的影响

在冷加工的基础上,对Sanicro 25奥氏体耐热钢进行700℃高温时效处理。研究了冷加工和时效处理对Sanicro 25钢的组织形貌、第二相析出和力学性能的影响。结果表明:随着时效时间的增加,冷加工态Sanicro 25钢的奥氏体晶粒的大小和形状趋向均匀;且有M23C6相不断析出,由晶界析出转移到晶内析出,数量越来越多。不同冷加工和时效处理后,Sanicro 25钢中有包裹状或片状NbCrN相析出。随着冷加工量的增加,Sanicro 25钢晶粒变得更细小,且晶粒内部出现了孪晶,硬度也呈上升趋势;未时效的Sanicro 25钢的最小蠕变速率不断减小,蠕变性能不断增强;而经过3000 h时效后,最小蠕变速率不断增大,导致其蠕变性能逐渐降低。

TP347H和Sanicro25在700℃高温水蒸气中的氧化行为研究

研究了奥氏体不锈钢TP347H和Sanicro25在700℃、5 MPa高温水蒸气环境中的氧化行为,氧化1000 h后采用增重法和厚度法获得2种合金的氧化动力学规律,利用扫描电镜和能谱仪分析了氧化物的形貌和元素分布,利用X射线衍射仪对样品表面氧化物进行物相分析。结果表明:2种合金的氧化动力学行为基本符合抛物线规律,氧化物的形成和剥落均分为6个阶段,Sanicro25样品的抗蒸汽氧化性能优于TP347H样品;TP347H氧化膜外层主要是Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),内层主要是(Fe,Cr)_(3)O_(4);Sanicro25氧化膜外层主要是Fe_(2)O_(3)和Fe_(3)O_(4),内层主要是(Fe,Cr)_(3)O_(4)和Cr_(2)O_(3)。

Sanicro25/G115异种钢焊接接头的微观组织及力学性能

选用ERNiCrCoMo-1为焊丝,利用钨极氩弧焊(GTAW)对Sanicro25/G115异种钢进行焊接。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和拉伸试验等研究了焊接接头的微观组织及力学性能。结果表明:焊缝、Sanicro25钢及其热影响区的微观组织均为奥氏体+析出相;G115钢及其热影响区组织为回火马氏体,G115钢母材仍保持规则的马氏体板条形态,板条平均宽度约为466 nm;G115钢侧细晶热影响区(FGHAZ)马氏体板条特征消失,形成位错密度较低的亚晶,M_(23)C_(6)相、MX相分别沿亚晶界、晶内分布;G115钢侧焊缝及熔合线附近未形成δ-铁素体。焊缝显微硬度为246 HV0.1,紧邻焊缝G115钢侧粗晶热影响区(CGHAZ)的硬度最高,FGHAZ的硬度最低;母材经历焊接热循环及焊后热处理,Sanicro25钢的硬度由230 HV0.1增至246 HV0.1,G115钢由263 HV0.1降至250 HV0.1。接头呈韧性断裂,室温强度、650℃高温屈服强度均高于母材标准下限值,断裂位置位于G115钢侧细晶热影响区。

超超临界机组用Sanicro25耐热钢研究进展

简要介绍了一种700℃超超临界发电机组再热器和过热器的候选材料——Sanicro25奥氏体耐热钢。通过对Sanicro25组织结构、时效组织演变等微观组织,高温性能、持久强度、冲击韧性、低周疲劳强度和焊接性能等力学性能及耐蚀性研究进展的综述,指出了目前Sanicro25时效后冲击韧性大幅下降的不足,并且展望了未来Sanicro25的研究方向。

Sanicro25耐热钢中析出相的热力学计算与平衡相分析

利用热力学软件Thermal-Calc计算了Sanicro25耐热钢中的平衡态析出相,分析讨论了关键元素含量变化对析出相的影响规律。研究结果表明:增加钢中W、C含量可以升高M23C6的回溶温度以及增加M23C6的析出量,Cr、Co含量对M23C6的析出量没有明显影响;Cr含量越低,W含量越高,Laves相的回溶温度越高,析出量越大;Cr、N含量越低,Nb含量越高,MX相的析出量越高;Nb含量越高,N含量越少,Z相的析出量越大;W、Cr含量越高,σ相析出量越大,回溶温度越高。

Sanicro 25钢锅炉管实炉验证过程中的组织和性能演变

为了解和掌握Sanicro 25钢锅炉管在630℃以上高参数超超临界火电机组高温受热面中的适用性,对华能南京电厂700℃关键部件验证试验平台上实炉验证的Sanicro 25锅炉管进行多次取样和检测。采用力学性能测试和显微组织分析相结合的方法,对不同运行时间(0、10 523、24 014、32 796 h)的Sanicro 25钢过热器管进行测试、对比和分析。研究结果表明:Sanicro 25钢具有良好的力学性能稳定性,虽运行后室温塑性和韧性下降,但高温塑性和韧性仍保持良好水平;经长期高温运行的过热器管Sanicro 25钢在晶界析出链状M_(23)C_(6),晶内析出细小弥散分布的Z相、MX相、M_(23)C_(6)和富Cu相,一次Z相下发生了退化,在其周围形成了约50 nm厚的M_(23)C_(6)“墙”,随着运行时间的延长,晶界附近的立方块状M_(23)C_(6)数量增多,晶内Z相、MX相、M_(23)C_(6)、富Cu相均未见明显长大;Sanicro 25钢在过热器壁温651~665℃范围内具有良好的抗蒸汽氧化性能和抗烟气腐蚀性能。

Sanicro25钢热变形行为的研究

通过采用Gleeble-3800试验机对Sanicro25钢进行了热压缩试验，对Sanicro25钢的应力一应变曲线、再结晶行为进行了研究。研究结果表明：峰值应力随着变形速率的增加而增加，随变形温度的升高而降低。相同应变速率下，变形温度越高，实验钢越容易发生动态再结晶。相同变形温度时，随着变形速率的增加，实验钢的晶粒尺寸减小，晶粒度增加。Z参数处于3．16×1022-3．16×10^23时，实验钢可得到细小的等轴晶。计算了Sanicr025钢的热变形方程。

焊接材料对Sanicro25/T92异种钢接头组织及力学性能的影响

研究了3种焊接材料对Sanicro25/T92异种钢接头各区域的微观组织和接头的力学性能的影响。结果表明,Sanicro25/T92异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由细晶区和粗晶区组成,粗晶区分布着铁素体组织;焊缝处为粗大的枝晶组织;Sanicro25侧HAZ没有明显的分区,但晶粒有明显长大的现象。焊接材料对T92侧粗晶区内的铁素体含量有明显影响,铁素体含量由多到少依次为ERNi Cr Mo-3,ERNi Cr-3和ERNi Cr Co Mo-1。ERNi Cr Co Mo-1接头的室温和高温强度均为最高,但其焊缝和Sanicro25侧HAZ冲击韧性较低。综合比较,宜采用ERNi Cr Co Mo-1焊材制备Sanicro25/T92异种钢接头。

700℃超超临界锅炉高温过热器再热器用Sanicro 25新材料焊接工艺研究

试验选用Alloy 617 mod镍基焊材为填充金属,焊接Sanicro 25奥氏体不锈钢管,通过了焊接接头的常温力学性能、高温短时拉伸性能、高温时效性能及高温持久性能试验。结果表明:焊接接头的常温、高温力学性能均满足相关标准的规定。

超超临界锅炉用奥氏体耐热钢Sanicro25的性能

介绍了Sanicro25奥氏体耐热钢的力学性能、持久强度、抗氧化腐蚀性能,以及常用物理性能,并与Super304H和HR3C钢进行了比较。结果表明:该钢可用于高效超超临界火电机组蒸汽温度为620℃的受热面的钢管。

Sanicro25奥氏体耐热钢的高温氧化和腐蚀行为研究进展

基于现代先进超(超)临界火电机组再热器和过热器的一种候选材料——Sanicro25奥氏体耐热钢,通过对Sanicro25的组织结构、高温O2/H2O氧化、高温烟气腐蚀、硫-氯腐蚀、熔盐热腐蚀等耐蚀性能的综述,重点指出应进一步深入研究第二相析出行为以及典型环境介质中抗氧化和耐蚀长时性能,从而揭示该钢种的高温氧化、腐蚀行为。

Cu、Nb对Sanicro 25钢结构稳定性及力学性能影响的第一性原理研究

奥氏体耐热钢Sanicro 25由于其优异的结构稳定性和高温力学性能,有望用于630-650℃等级超超临界电站锅炉的关键材料如过热器和再热器中.Sanicro 25钢合金元素种类多,含量高,合金元素对其结构稳定性和力学性能的影响复杂,难以从实验过程直观分析,因此根据Sanicro 25钢的主要化学成分,以Fe-Cr-Ni体系为基础,利用第一性原理计算方法分析了以沉淀硬化作用为主的元素Cu、Nb对Sanicro 25钢结构稳定性、热力学稳定性和力学性能的影响.形成能、结合能、吉布斯自由能计算结果表明在Sanicro25钢中加入Cu、Nb后仍具有较好的结构稳定性,且在630-650℃使用温度下结构稳定性更好.通过分析弹性模量,发现Cu、Nb会降低Sanicro 25钢的强度、抗压缩能力、抗剪切应变能力和刚度.泊松比、B/G和派纳力计算结果表明Cu会降低Sanicro 25钢的塑性和延展性,而Nb会提高Sanicro 25钢的塑性和延展性.

锅炉管用Sanicro25奥氏体耐热钢在带压蒸汽中的氧化行为

在不同温度(650,700℃)和压力为27 MPa的蒸汽中对锅炉管用Sanicro25奥氏体耐热钢进行不同氧化时间(200,500,800,1 300,2 000 h)的氧化试验,研究了试验钢表面及截面形貌、表面物相组成和氧化行为。结果表明:随着温度升高和氧化时间延长,试验钢表面氧化膜的厚度均增大,抗蒸汽氧化性能降低;在不同温度氧化2 000 h后,试验钢表面氧化膜内层为(Ni,Fe)Cr2O4和Cr2O3,外层为Fe3O4,在700℃下内层和外层还分别含有Cr1.3Fe0.7O3和(Ni,Fe)Cr2O4,试验钢表面均生成连续致密的氧化膜。

Sanicro 25耐热钢的研究现状及应用前景

综述了Sanicro 25耐热钢的显微组织、低温和高温力学性能、耐腐蚀性能、加工性能、焊接性能等,并对Sanicro 25耐热钢的应用现状进行了总结,对Sanicro 25耐热钢的应用前景进行了展望。

奥氏体耐热钢Sanicro25在不同SO2体积分数模拟烟气中的腐蚀研究

为研究超超临界锅炉用新型奥氏体耐热钢Sanicro25在700 ℃模拟烟气中与煤灰协同作用下的腐蚀行为,探究了SO 2体积分数对材料高温腐蚀的影响。结果表明:在无SO 2的烟气中,Sanicro25钢由于表面形成了保护性氧化膜而具有良好的耐蚀性;在含SO 2的烟气中,Sanicro25钢出现热腐蚀,母材基体中发生了内氧化和内硫化,并且当烟气中SO 2体积分数达到0.50%时,表面腐蚀产物中发现明显的微裂纹,腐蚀产物剥落较多。

冷变形对Sanicro 25奥氏体耐热钢组织和性能的影响

对Sanicro 25奥氏体耐热钢进行变形量分别为0,20%,50%的冷轧变形,通过组织观察、电子背散射衍射、X射线衍射、拉伸试验和硬度测试等方法研究了冷变形对该钢显微组织、织构和力学性能的影响。结果表明:在试验条件下冷变形时试验钢中未形成新相;随冷变形量的增加,试验钢中孪晶数量和位错密度增加;试验钢在反极图z方向上的晶粒取向〈111〉,〈001〉为不稳定取向,冷变形导致了新的{112}〈110〉织构产生;随着冷变形量的增大,试验钢的Rotated cube{001}〈110〉和Goss{110}〈001〉织构的强度总体呈减弱趋势,抗拉强度、屈服强度和硬度增大,抵抗塑性变形能力减弱。

先进超超临界锅炉用钢Sanicro25焊接接头性能的试验研究

为了研究Sanicro 25的焊接工艺性和接头力学性能,采用热丝TIG焊对新型奥氏体不锈钢管Sanicro 25进行焊接,并采用喷水工艺控制层间温度,按JB/T 4730标准对焊接接头进行RT检测,进行拉伸、弯曲、冲击试验和金相组织分析。试验结果表明:Sanicro 25焊接性能良好,接头性能满足材料要求,焊接接头在700℃高温持久试验外推1×10~5h强度能满足材料在650℃~700℃工况条件下长期使用运行。

奥氏体耐热钢Sanicro25蠕变行为和断裂特征

用OM、SEM和TEM等方法研究了超超临界电站用Sanicro25钢的蠕变机制。结果表明,这种钢的最小蠕变速率随着温度的升高和应力的增大而提高。根据最小蠕变速率特征得出表观应力指数为7.6~8.2,表观激活能为496.7~531.8 kJ/mol。在蠕变过程中在晶内弥散析出的纳米级Cu-rich相和MX相阻碍位错运动,导致蠕变门槛值应力的出现。用线性外延法求出的门槛值应力,随着温度的升高而减小。用门槛值将蠕变本构方程修正为ε̇_(min)=A_(2)[(σ-σ_(th))/G]^(n)exp(-Q/RT),可将不同温度下的最小蠕变速率归一化;同时确定真实应力指数(n=5)和真实表观激活能(Q=286.6 kJ/mol约等于γ-Fe自扩散激活能),从而判别出实验参数下材料的蠕变机制为点阵自扩散协助的位错攀移。

冷变形对Sanicro 25钢时效过程中组织和性能的影响

利用OM,SEM和EPMA研究了Sanicro 25钢有预冷变形(15%、30%和45%)和无预冷变形(0%)两种样品在700℃时效不同时间后的样品,利用图像软件对晶界析出相宽度进行了半定量统计,并对样品进行了维氏硬度试验和U型缺口冲击试验。高温时效后,两种样品在析出相形貌和成分方面均有所不同。预冷变形会延缓样品在时效过程中第二相在晶界位置的析出:时效时间相同,随着预冷变形量的增加,时效后晶界析出相的宽度逐渐减小,大预冷变形量(30%和45%)的样品的部分孪晶界第二相呈断续析出形态。与未变形的样品相比,有预冷变形的样品在时效后会析出富Cr和W元素的部分聚集态岛状相;在长时间时效后,有预冷变形的样品的冲击韧性有小幅提升,并且冲击韧性受冷变形所产生的加工硬化效果影响较大,长时时效后,随变形量的增加,冲击样品断裂方式由沿晶变为沿晶、穿晶混合断裂。

Sanicro 25钢在高硫煤灰/模拟烟气中的高温腐蚀行为研究

测试了Sanicro 25钢表面涂覆煤灰后在650和700℃下高硫煤灰/模拟烟气环境中的高温腐蚀动力学,并通过SEM、EDS和XRD等对腐蚀产物的微观形貌、元素分布及物相组成进行分析。结果表明:Sanicro 25钢的腐蚀速率随着温度的升高而加快;650℃时试样表面生成了较完整、致密的保护性氧化层,合金具有良好的耐蚀性,腐蚀产物相主要为Cr_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3);700℃时发生一定程度的热腐蚀,腐蚀过程分为高温氧化阶段和氧化膜被熔融硫酸盐破坏加速腐蚀阶段,腐蚀产物大量剥落,有明显失重。