T92钢中Laves相在内压蠕变过程中析出特征和电化学响应行为研究

为了研究将电化学方法用于马氏体耐热钢蠕变损伤评估的可用性,选取不同蠕变损伤程度的内压蠕变T92钢试样,对其蠕变过程中的显微组织演变,尤其是Laves相的析出行为进行系统的表征和分析,同时对Laves相在碱性体系中的电化学响应行为开展系统研究。根据扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子探针(EPMA)等显微分析结果,T92钢随内压蠕变过程出现了马氏体板条细碎化、晶内应变增大等特征,同时Laves相迅速析出并长大,其粒径和百分比均逐渐增大并出现团簇和元素偏聚。根据其在NaOH溶液中的动电位极化曲线可知,Laves相可在浓强碱溶液中发生选择性溶解,当NaOH浓度达到8 mol/L时,Laves相选择性溶解的电流峰及对应电量值与蠕变损耗呈现较好的相关性。综上可知,T92钢在强碱性溶液中的动电位极化曲线可以有效地反映Laves相的含量,其电量值与Laves相含量变化一致,并可进一步与试样老化程度等相关联,有希望作为一种无损检测技术用于现场管道的老化评估。

铝化物涂层对T92钢高温力学性能的影响

在高温下长时间暴露,钢材表面的铝化物涂层与母材间容易发生元素互扩散,对母材组织产生影响,进而影响母材的力学性能。为研究超超临界机组用T92钢表面铝化物涂层的高温强度特性,采用低温粉末包埋渗铝法在T92钢锅炉管内壁制备铝化物涂层,并在室温至625℃环境中进行拉伸试验以及在625℃环境中进行持久试验,结合扫描电镜(SEM)、金相显微镜(OM)观察及X射线衍射分析,研究铝化物涂层对T92钢基体拉伸性能与持久寿命影响行为。研究结果表明:低温粉末包埋渗铝可在T92锅炉管内壁制备厚度约30.4μm的双层结构铝化物涂层,各层结构连续均匀且组织稳定,与母材呈冶金结合;在室温至625℃拉伸过程中,涂层为柱状晶结构且表面发生皴裂;625℃长时持久蠕变过程中,Fe-Al涂层裂纹数量分布多,但裂纹深度浅,极少数裂纹向基体扩展;高应力状态下大应变导致涂层发生局部剥落。铝化物涂层经长时间蠕变形变,仍与T92钢基体呈良好的冶金结合。

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。

T91/T92钢与不锈钢焊接接头硬度偏高的原因及热处理工艺优化

从焊接电流、焊后热处理温度及热处理设备三方面,对超(超)临界电站锅炉T91/T92与不锈钢焊接接头T91/T92钢侧热影响区硬度偏高的原因进行了分析和试验验证,提出了相应对策。结果表明:焊接电流对焊接接头硬度的影响较小。焊后热处理温度低于730℃的异种钢接头T91钢侧热影响区硬度偏高。该异种钢焊口排列发生位移、履带式电热器焊后局部热处理的有效加热范围较小是造成接头T91钢侧热影响区硬度偏高的主要原因。因此,焊后热处理温度宜选择为730~770℃,并提出了一种新型马弗炉焊后局部热处理方法,其有效加热宽度为220 mm,能保证焊后热处理效果。

基于深度敏感压痕研究高温时效对HR3C/T92异种钢焊接接头局部力学性能的影响

应用深度敏感压痕技术(DSI)研究了高温时效对HR3C/T92焊接接头局部力学性能的影响。通过引入压痕特征参量来表征焊接接头各区域的强度、塑性与韧性,采用Oliver和Pharr方法计算弹性模量,并结合微观组织结构演化对时效后HR3C/T92焊接接头局部力学性能的变化进行了分析。结果表明:高温时效后,HR3C侧与焊缝的强度增强,塑性与韧性下降,但在T92一侧,力学性能的变化与之相反;高温时效后,HR3C侧与焊缝中析出大量的第二相粒子;在T92一侧,马氏体板条出现回复,位错出现湮灭。

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。

T92/HR3C异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,用气体保护钨极电弧焊(GTAW)法实现T92/HR3C异种钢管焊接。研究了接头的显微组织及其力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能的影响等。结果表明:T92/HR3C异种钢接头焊缝为胞状树枝晶组织,T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;HR3C侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳、氮化物析出。ERNiCrMo-3焊接接头的强度、塑性及硬度较高,拉伸断裂位于母材;而ERNiCr-3焊接接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。760℃、30 min焊后热处理,有助于改善两种焊接接头的综合力学性能。

T92/Super304H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用钨极氩弧焊(GTAW)技术,采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝实施T92/Super304H异种钢焊接,并对接头的显微组织结构及力学性能进行测试分析。结果表明:T92侧热影响区(HAZ)中粗晶区析出大量的第二相颗粒,细晶区则为细小的索氏体组织;Super304H侧HAZ奥氏体晶粒长大,晶界析出明显;ERNiCr-3焊接的焊缝组织呈胞状结构,晶粒粗大;ERNiCrMo-3焊接的焊缝组织呈柱状晶组织特征。ERNiCrMo-3焊接的接头强度、塑性及硬度较大,拉伸断裂位于Super304H母材;而ERNiCr-3焊接的接头强度、硬度较低,但冲击韧性较高,拉伸断裂位于焊缝。

T92/HR3C异种钢焊接接头高温拉伸变形及断裂行为

采用500℃和625℃拉伸试验,研究T92/HR3C异种钢管接头的高温变形及其断裂行为。结果表明,在高温拉伸过程中,焊缝、T92侧热影响区(HAZ)及母材(不包含颈缩段)均未发生明显的塑性变形及组织结构的变化,而HR3C侧母材晶粒明显被拉长,HR3C侧HAZ的拉伸变形不明显。HR3C母材塑性变形量随温度升高而明显降低,孪晶回复越少。高温拉伸断口位于T92侧HAZ的细晶区(FGHAZ),呈正断加剪切断的混合断裂方式,均与室温状态下该焊接接头的拉伸变形及断裂行为不同。应力三轴度理论可很好地解释该接头高温短时拉伸变形及断裂特征。

T92钢管长时高温组织稳定性及性能研究

对国产T92钢管进行了650℃高温时效试验、蠕变断裂试验和组织研究.结果表明：经650℃高温时效和蠕变断裂试验后,3种现象同步发生,即位错密度下降、亚晶粒数量增加以及析出相的演变;M23C6型碳化物的迅速粗化长大以及Laves相的析出与粗化主要出现在3 000 h附近;在3 000~10 000 h时效过程中,M23C6型碳化物的长大速率并不明显,形态较稳定,这与Laves相从基体中析出并迅速粗化有关;经10 000 h时效后,T92钢管仍然保持稳定的马氏体板条形态,但蠕变断裂试验后,部分板条马氏体开始向等轴亚晶转变.

T92/Super304H异种钢焊接接头的性能研究

根据新型耐热钢T92和Super304H钢的焊接特点制定了适宜的焊接工艺,研究了焊制的T92/Su-per304H异种钢焊接接头的力学性能。结果表明,T92/Super304H异种钢接头的各项力学性均能满足使用要求。焊缝金属的韧性远低于T92钢侧热影响区,焊缝金属的结晶形态对焊缝韧性有很大的影响。焊接接头中焊缝金属的硬度值最高,而T92钢侧热影响区硬度最低,并且不同热影响区部位显微硬度变化较大,Super304H钢侧热影响区硬度变化不大。

蒸汽侧氧化膜对超临界机组T92钢管壁温的影响

通过建立T92钢受热管及其蒸汽侧氧化膜的数值分析模型,定量分析了不同厚度氧化膜对T92钢受热管壁温的影响,并在此基础上得出了不同受热条件下导致T92钢管超温运行的氧化膜的临界厚度值.结果表明:随着氧化膜厚度的增加,管壁平均温度和平均温度升高幅度均呈近似线性增加;且管内壁温度越高、管外热流密度越大,氧化膜的临界厚度值越小.因此,当T92钢应用于高温受热面时,需综合考虑壁面热负荷和管内壁温度对氧化膜临界厚度的影响.

T92/TP347H异种钢焊接接头的组织结构和力学性能

采用ERNiCr-3和ERNiCrMo-3两种镍基焊丝,GTAW法实现T92/TP347H异种钢管焊接。研究了接头的显微组织结构、熔合区(线)两侧的成分分布和接头的力学性能,以及焊后热处理对接头组织结构及力学性能影响等。结果表明:T92/TP347H异种钢接头T92侧热影响区(HAZ)主要由过热区、粗晶区及细晶区构成;TP347H侧HAZ没有明显晶粒长大的现象,但晶界、晶内有碳化物析出。两种焊丝焊接的T92/TP347H异种钢接头拉伸断裂面位于TP347H侧母材,焊缝强度较高;ERNiCrMo-3焊接接头的强度高于ERNiCr-3焊接接头,但塑、韧性不如后者。750℃,30 min焊后热处理,有助于降低T92侧HAZ硬度,改善接头的综合力学性能。

控轧控冷T92耐热钢的显微组织结构研究

利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜研究了电站锅炉用耐热钢T92(9Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb)的显微组织结构。结果表明,试验用T92钢在供货状态下的显微组织由板条状回火马氏体、薄片状的ε马氏体、弥散分布的M23C6及MX、少量块状α相组成。板条状回火马氏体为体心立方结构的Fe-Cr固溶体相;在板条马氏体基体上弥散分布着棒状和点状两种形态的析出物,其中主要的析出物为棒状的富含Fe、Cr元素的M23C6型合金碳化物,少量点状析出物为MX型碳氮化物;在板条马氏体之间分布的薄片相为六方结构的ε马氏体,其点阵常数为a=0.25588 nm,c=0.41237 nm,内部为孪晶亚结构。

T92/Super304H异种钢焊接接头组织分析

利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针和X-射线衍射等方法研究了T92/Super304H异种钢焊接接头的微观组织。结果表明,焊缝金属的基体组织为奥氏体胞状树枝晶,组织中有析出相分布,其主要为M23C6和NbC;Super304H钢侧热影响区的组织亦为奥氏体+析出相,但析出相的种类为NbC、富Cu相和M23C6;而T92钢侧热影响区组织则为回火马氏体+析出相,析出相主要为M23C6,在熔合区两侧没出现明显的增碳脱碳层。

T92钢高温时效硬度变化试验及蠕变性能研究

为了研究T92铁素体钢在高温时效后的硬度变化,对其在温度700℃、725℃和750℃下进行了时效试验,结果表明,随温度的提高和时间的延长,T92钢的硬度会逐渐下降,时效温度是硬度变化的主要影响因素;硬度的降低会加剧材料蠕变寿命的损耗。结合试验数据拟合出时效硬度与Larson-Miller参数之间的关系,按照Larson-Miller参数整理得到T92钢的硬度下降规律与试验值基本一致。

超超临界机组用T92无缝钢管的研制开发

根据ASME SA 213/SA 213M—2013标准和GB 5310—2008标准要求,分析T92无缝钢管的化学成分、室温力学性能、高温力学性能、持久强度和金相组织等。试验结果表明:T92无缝钢管的各项性能指标均满足相关标准要求;T92无缝钢管在625℃的1×105 h持久强度外推值为89.8 MPa(标准值为87.5 MPa),在650℃的1×105 h持久强度外推值为67.2 MPa(标准值为61.0 MPa),均高于GB 5310—2008标准对10Cr9Mo W2VNb BN的要求。

T92钢时效硬度变化试验及蠕变寿命预测研究

硬度是衡量材料部件老化的一个重要指标,针对T92铁素体钢高温时效后的硬度变化做了详细的试验分析研究,归纳了硬度变化的原因,还对硬度法评估蠕变寿命进行了探讨,并结合试验数据,根据硬度法外推了T92钢的蠕变寿命。

超超临界锅炉管用T92/P92钢研究进展

T92/P92钢凭借优异的综合性能,现已成为超超临界机组锅炉主蒸汽管道的主要用钢。综述了近期国内外学者对T92/P92钢的研究概况,重点总结了材料的原始组织状态、蠕变或时效过程中的相变过程、材料强化机理、蠕变寿命预测及长时蠕变强度过早降低的原因,并对今后该领域的一些研究工作进行了展望。

超超临界锅炉管道用T92/P92钢蠕变性能

T92/P92钢高温力学性能优异,是超超临界火力发电机组的高温锅炉管道、汽轮机关键部件的理想选材。该钢可以在580-625℃之间使用,为了确保发电机组的安全运行,研究T92/P92钢高温长时服役条件下的力学性能变化是非常必要的。分析、总结了T92/P92钢高温长时作用下的蠕变力学特性以及各国学者对T92/P92钢蠕变性能研究的发现和进展。