高温时效Super304H耐热钢的组织、硬度及其关系模型

将Super304H耐热钢分别在650~700℃进行高温时效,研究了该钢时效过程中显微组织结构和硬度的变化规律,并建立了硬度与Larson-Miller参数(P函数)之间的数学关系模型。结果表明:Super304H耐热钢的硬度随时效温度升高显著降低;温度恒定,随着时效时间的延长,其硬度先增加后降低,最后趋于稳定。基于相同P函数,采用线性拟合方法得到的高温时效Super304H耐热钢硬度与其P函数关系模型计算得到的硬度与试验实测硬度相吻合,该模型可用于服役态耐热钢管剩余服役寿命预测。

国产Super304H耐热钢实炉高温腐蚀性能研究

研究了真实烟气环境下国产Super304H耐热钢试验管的高温腐蚀性能。通过X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪对该试验管进行研究。结果表明:断面腐蚀层呈多层结构,包括外层、内层和渗透层。其中腐蚀外层发生碱金属复合硫酸盐反应,内层发生氧化反应,而渗透层中氧化和硫化反应同时进行。试验管外表面发生剥落,剥落位置位于腐蚀内外层间的界面,主要原因为运行过程温度的波动性及内外腐蚀层的热膨胀差异性。

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。

Super304H耐热钢时效过程中的奥氏体晶粒长大及力学性能

对经过预变形和短时固溶处理得到的不同晶粒度Super304H管材进行750℃×129 h高温时效处理,以模拟Super304H钢管长时服役过程的奥氏体晶粒长大。采用OM、EBSD、TEM等测试手段表征了奥氏体晶粒晶界特征,探讨了时效过程中奥氏体晶粒长大机制;通过室温及高温拉伸测试研究了时效后不同奥氏体晶粒尺寸对Super304H钢力学性能的影响。结果表明,经预变形和短时固溶后,Super304H耐热钢管试样主要织构为<111>//RD(Rolling direction),时效过程中该取向的奥氏体晶粒以吞噬其他高畸变晶粒为代价进一步生长;经高温时效后,Super304H钢管试样室温、高温拉伸性能随着晶粒尺寸的增大均呈下降趋势,伸长率随晶粒尺寸增大下降明显。伸长率可作为服役态Super304H耐热钢管金属监督的重点指标。

服役态及时效态Super304H耐热钢结构损伤及力学性能衰减的对比研究

为探究Super304H钢在高温条件下的结构损伤和力学性能,以超超临界机组中在温度863 K下服役20 000 h的Super304H再热器管材及与其具有相同P函数值、在温度923 K下时效1 100 h的Super304H管材为对象,研究长期服役态Super304H再热器管材组织结构的老化,并开展相同P函数下的时效态与服役态Super304H钢管显微组织老化及力学性能衰减的对比研究。结果表明:钢管内、外壁运行条件的不同导致其显微组织结构产生差异;服役态钢管内侧的显微组织结构、力学性能与具有相同P函数的时效态Super304H钢管相似;然而,服役态钢管外侧的结构损伤比时效态更严重。因此,建立在Larson-Miller参数基础上的人工时效方法,只能在特定条件下模拟服役态钢管的结构损伤。

Super304H奥氏体耐热钢微观组织研究

为了深入认识新型奥氏体耐热钢Super304H(0.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb,N)的微观组织,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针和X射线衍射等手段,研究了Super304H钢合金元素的分布和析出相的组成及分布形态.试验结果表明,Super304H钢在供货状态下的显微组织由γ-基体和析出相组成.与传统的18-8不锈钢相比,这种奥氏体钢晶粒均匀细小,晶粒尺寸约46μm.析出相主要由Nb(C,N)和富铜相组成,Nb(C,N)有呈方向性分布的条块状和呈弥散分布的细小颗粒状两种形态,条块状的Nb(C,N)是软化过程中残留下来的,而弥散分布的是固溶处理及冷却过程中析出形成的.其中弥散分布的Nb(C,N)与富铜相对细化晶粒和改善钢的高温强度起重要作用,而多种复合强化机制使得Super304H钢具有优异的高温性能.

新型耐热钢Super304H高温时效后的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及X射线衍射等手段并通过显微硬度和冲击实验，研究了Supre304H钢经750～1350℃时效后的微观组织和性能。结果表明：高温时效后Super304H钢的微观组织为7相＋析出相；随时效温度的不同，基体晶粒尺寸及析出相的种类、分布发生不同的变化。在750℃左右因微细沉淀强化及细晶组织使得显微硬度达到最大值，而后随温度升高以及析出相、晶粒尺寸与固溶元素的变化，显微硬度呈现先快速下降后缓慢下降的趋势；时效试样的冲击功值随温度升高在850℃左右，由于M28C6沿晶界大量析出导致晶界脆化而达到最低值，后又因析出相的再溶解致使晶界脆化效果趋弱而逐渐升高。

表面喷丸工艺对Super304H奥氏体耐热钢组织与性能的影响

采用表面喷丸处理在Super304H钢表面制备出大塑性变形层,利用扫描电子显微镜(SEM)、金相显微镜、X线衍射仪(XRD)和显微硬度计对喷丸表面及塑性变形层不同深度的组织和硬度进行表征,并对试样在喷丸过程中的组织结构变化进行研究。研究结果表明:Super304H钢经喷丸处理后,表层通过塑性变形产生高密度的位错、层错并细化晶粒,同时获得形变诱发马氏体,从而形成了一定厚度的剧烈塑性变形层。随着喷丸时间增加,晶粒越细小,马氏体相越多;喷丸处理后表层硬度显著提高,是原始试样硬度的2倍以上。

Super304H/T92奥氏体耐热钢摩擦焊焊接接头持久强度及断裂行为

本工作利用等温线法对Super304H/T92摩擦焊焊接接头在625 ℃的持久强度试验结果进行外推,发现焊接接头在625 ℃、10^5 h时的持久强度高于超超临界机组的蒸汽压力参数,说明焊接接头在超超临界环境中服役安全、可靠。持久强度试样为正常断裂,断裂位置在T92侧热影响区。在高应力载荷条件下,蠕变断口为韧窝断裂,以塑性穿晶断裂为主;在低应力载荷条件下,蠕变断口为解理断裂,以蠕变沿晶断裂为主。随着应力载荷的降低和断裂时间的延长,韧窝的数量明显减少,解理面逐渐增加,塑性断裂逐步转变为解理断裂。本研究为Super304H/T92摩擦焊技术的进一步工程应用提供了理论依据和实验支持。

新型奥氏体耐热钢SUPER304H的焊材选择及焊接工艺

通过对SUPER304H钢的焊接性能分析,对其选用Thermanit617、YT-304H2种焊材焊接的工艺进行了重点阐述,为保证焊接接头的质量,主要措施包括:控制对口间隙和坡口打磨,防止产生未熔、内凹、焊瘤等缺陷;采用全过程持续充氩保护,防止根部焊缝氧化;控制热输入、采用层间水冷使层间温度在150℃以下,防止热裂纹等缺陷的产生。试验数据及工程实践均证明选用2种焊材中的任一种对保证SUPER304H焊接接头的综合力学性能均可行,前者可节省施工成本。

SUPER304H奥氏体耐热钢焊接材料匹配与接头性能研究

分析了新型奥氏体耐热钢SUPER304H的焊接性及其焊接材料的匹配问题;采用NICRO82和ARCOS625镍基合金焊丝,TIG焊接方法焊制了该钢管接头,经过对试件接头力学性能、耐晶间腐蚀性能及组织特征等的分析和试验,表明SUPER304H钢采用镍基焊接材料焊接是可行的。

超超临界机组锅炉管用TP347H和Super304H耐热钢抗蒸汽氧化性能研究及应用

TP347H和Super304H锅炉管是600℃超超临界电站中大最应用的不锈耐热钏管。服役过程中产生的氧化皮剥落是两种钢管面临的共性问题。经过对钢管抗蒸汽氧化办法的研究，并通过制管工艺优化的工业实践，然后对国产TP347H和Super304H钢管的抗蒸汽氧化性能进行评价。结果表明，国产TP347H和Super304H的抗蒸汽氧化性能显著提升。国产钢管的质帚进步促进了国产钢管在超超临界电站中的应用。

焊缝金属对SUPER 304H奥氏体耐热钢焊接性的影响

综述了焊缝金属对SUPER 304H钢焊接性的影响。结果表明,SUPER 304H钢不同成分GTAW奥氏体焊缝的热裂纹倾向较大;焊缝中凝固裂纹倾向主要是受A凝固模式控制,而HAZ液化裂纹倾向的主要原因则与晶界析出相,以及铜的富集等因素有关。不同成分奥氏体焊缝接头的力学性能各异;合适的焊缝化学成分和优化的焊接工艺是获得满意接头综合力学性能的重要技术手段。不同成分形成的"同质"或"异质"焊缝,其微观组织皆为奥氏体+析出相。熔化焊焊缝为A凝固模式,非熔化焊的摩擦焊焊缝为AF凝固(相转变)模式。

Super304H奥氏体耐热钢摩擦焊焊接接头持久强度研究

利用"等温线法"对Super304H奥氏体耐热钢摩擦焊焊接接头625℃持久强度试验数据进行外推,表明焊接接头在超超临界机组工作环境下服役是安全可靠的。结果表明,高应力条件,试样断口主要为韧窝断裂,以穿晶断裂为主;低应力条件,试样断口主要为解离断裂,以蠕变断裂为主;蠕变断裂是以孔洞和微裂纹的形核与长大为基础。析出相沉淀强化是Super304H奥氏体耐热钢焊接接头的主要强化手段。

Super304H奥氏体耐热钢摩擦焊焊接接头的显微组织和力学性能

本文利用连续驱动摩擦焊技术焊接Super304H奥氏体耐热钢钢管,对钢管焊接接头的微观组织和力学性能进行了实验和分析。研究表明:因为摩擦焊焊接过程中产生的动态再结晶作用,焊接接头的焊合区宽度较窄,组织主要为细小的等轴状奥氏体晶粒;热影响区奥氏体晶粒发生明显长大,焊接接头析出相主要有Cr23C6和Nb C。Super304H焊接接头焊合区的力学性能优于热影响区,拉伸试样的断裂位置位于热影响区。

喷丸处理提高TP304H耐热钢锅炉管抗水蒸气氧化性能应用效果的观察

对TP30 4H(0Cr19Ni9)耐热不锈钢采用喷丸处理工艺进行表面处理 ,连同未处理管同时安装在 10 0 0t/h电站锅炉的屏式再热器上 ,实际运行 75 5 2h后取样分析管子内壁高温水蒸气氧化情况 .观察结果表明 ,喷丸处理减小了内氧化倾向 ,合金元素Cr在表层区域富集 ,氧化膜层的物相构成由Fe的氧化物转变为以Cr氧化物为主的形态 ,氧化膜更为致密 ,有效提高了耐热钢的抗水蒸汽氧化性能 .文中分析了喷丸对氧化机理的影响 ,并讨论了喷丸处理工艺对氧化过程中扩散机理的影响以及氧化膜物相组成的变化 .

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。

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。