炼化装置高温环境TP304H不锈钢部件断裂原因分析及焊接处理

为了解决炼化企业生产装置存在的实际问题,保证一次性焊接修复成功,有效延长高温环境TP304H奥氏体不锈钢部件的使用寿命,文中针对开裂原因进行了分析,并对焊接裂纹的有关问题进行阐述,讲述了裂纹彻底切除和性能还原的优缺点,论证了修复时降低焊缝拘束度以减小残余应力的具体操作。

喷丸对TP304H钢高温水蒸气氧化行为的作用

研究了表面喷丸形变处理对TP304H钢在610～770℃水蒸气中的氧化行为的影响,采用SEM、EDX和EPMA分析了不同喷丸强度对合金水蒸气氧化65h的氧化膜形貌、结构和表面合金元素的影响.结果表明:表面喷丸形变可有效减缓氧化动力学速度,在0 5MPa喷丸强度和730℃条件下提高抗氧化性能的效果最好,表面氧化膜颗粒得到细化,膜中Cr相对浓度明显提高,氧化膜物相构成由纯Fe和Fe、Cr混合氧化物转变为Cr2O3.分析认为:表面喷丸形变处理增加了合金表层区域的位错、空位等缺陷浓度,提高了氧化初期的形核密度,为Cr提供了大量短路扩散通道,降低了Cr选择氧化的临界浓度;基体表层Cr的短路扩散保证了Cr2O3膜稳定生长的扩散通量,从而抑制了Fe氧化物的形成.

TP304H/12Cr1MoV异种钢管的瞬时液相扩散连接

用FeN iCrS iB(A)合金作中间层,氩气保护,对12Cr1MoV珠光体耐热钢和TP304H奥氏体不锈钢管进行了瞬时液相扩散连接。用正交试验的方法研究了工艺参数对接头组织和性能的影响,分析了TLP连接接头的显微组织、断口形貌、力学性能和元素分布,确定出了合适的连接工艺参数。研究结果表明,连接温度1 240℃,等温凝固时间3 m in,压力4 MPa时,接头的强度最高达到590 MPa,其断口呈韧性断裂特征。

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 .

TP304H不锈钢管的瞬时液相扩散焊技术

采用瞬时液相扩散焊(TLP)连接技术进行了TP304H不锈钢管的焊接,分析了不同焊接温度对接头组织、成分和力学性能的影响。结果表明：焊接温度对接头组织、成分和性能具有显著的影响,随着温度的升高,接头区元素分布均匀,焊缝界限消失,晶粒跨界面连续生长,接头强度和塑性达到母材水平。TLP焊接技术具有优质、快速和高自动化的特点,因此在管道焊接方面具有广泛的应用前景。

长期服役后TP304H/T22型异种钢焊缝失效原因分析

某电厂进口亚临界锅炉在检修中,发现高温过热器出口管段TP304H/T22型异种钢焊缝从内壁开裂。通过对失效异种钢管样的宏观形貌、规格尺寸、化学成分、显微硬度、显微组织等方面的分析,得出结论:裂纹从内壁的焊接内衬环与母材的未熔合位置起裂,并向焊缝内部扩展;焊缝及两侧母材的规格尺寸、化学成分、显微硬度和显微组织均符合要求;焊接衬环与母材的未熔合界面具有应力集中效应,是异种钢焊缝在设计寿命前开裂的主因。检测试验发现,射线检测和超声相控阵检测均无法有效检出此类裂纹。

Super304H钢和TP304H钢晶间腐蚀敏感性研究

利用电化学动电位再活化法(EPR)测试了Super304H钢和TP304H钢的晶间腐蚀敏感性。结果表明,Super304H钢和TP304H钢的再活化率在同一个数量级上。Super304H钢和TP304H钢组织中都没有明显的Cr23C6析出相,所以未出现明显的基体贫铬现象,因此二者具有优良的耐晶间腐蚀性能。

TP304H奥氏体耐热钢锅炉管的组织性能研究

为了研究在高温高压下长期使用及发生过热爆管的TP304H奥氏体耐热钢的组织性能,分别对某再热器TP304H锅炉管样进行了金相组织分析、电子探针试验、扫描电镜能谱分析及常温机械性能试验等。研究表明,在高温高压下TP304H奥氏体耐热钢的组织中会析出Cr23C6,并沿晶界析出σ相,从而造成TP304H奥氏体耐热钢的冲击韧性、塑性和抗氧化性能降低,使固溶体中产生晶界贫铬,增加了晶间腐蚀敏感性。σ相析出越多,TP304H钢的强度就越低。

TP304H奥氏体不锈钢锅炉管长期高温运行后的组织变化分析和研究

对TP304H钢管在电厂长期高温运行后的组织变化和析出相进行了研究和分析,所得结果表明在长期高温、高压的运行过程中,TP304H钢管组织特征发生明显变化,析出相增加,主要是M23C6型碳化物和σ相,并随着析出物的增加,奥氏体耐热钢的机械性能下降,直至被破坏。为此,指出高温是影响析出相形成的主要因素。

喷丸与沉积稀土薄膜对TP304H钢在SO_2-O_2气氛中高温腐蚀的影响

采用喷丸与电泳沉积稀土薄膜复合处理工艺对TP304H钢表面进行处理,在管式高温腐蚀试验装置中,以650℃通入1％SO_2+14％O_2+85％Ar混合气体腐蚀150h评价其抗腐蚀性能。结果表明,虽然单一沉积稀土氧化物薄膜和喷丸均能不同程度地提高抗腐蚀性能,但以复合处理效果最好。该处理方法可使试验周期内腐蚀增重量减少近50％,生成的腐蚀产物膜连续致密。X-ray衍射分析证明复合处理改变了腐蚀产物的物相构成,主要相成分由未处理样品的Fe_2O_3/Fe_(1_x)S/Ni_(1-x)S转变为Cr_2O_3/FeCr_2S_4/Ni_(3-x)S_2。最后讨论了喷丸与电泳沉积稀土薄膜复合处理提高抗腐蚀性能的机理,认为复合处理效果在于喷丸处理有效促进表层附近区域合金元素Cr向表层富集,稀土氧化物则促进了Cr的选择性氧化。

TP304H奥氏体锅炉管高温运行显微特征

对某电厂高温运行62000 h的1021 t/h锅炉用TP304H奥氏体不锈钢屏式过热器夹持管弯头部分取样,进行金相检验、力学性能分析和微区能谱分析等试验分析,研究了粗晶奥氏体不锈钢过热器长时间高温运行时材料的微观结构特征。研究结果表明：锅炉管运行时的腐蚀介质、壁温以及运行应力对材料微观结构影响较大。烟气侧腐蚀程度比蒸汽侧严重,从烟气侧向蒸汽侧壁厚方向,材料晶间腐蚀程度先由强到弱,管壁中间最弱,然后晶间腐蚀程度又逐渐略为加重。

TP304H和TP347H高温水蒸气的氧化动力学行为

为了研究TP304 H和TP347 H在不同温度下的水蒸气氧化情况,采用不连续称重法对TP347 H和TP304 H钢的高温水蒸汽氧化动力学进行了研究.结果表明:在560℃、590℃、620℃和650℃温度下TP347 H和TP304 H钢的氧化动力学曲线均遵循抛物线(Δm=ktz);TP347 H钢在水蒸气中的抗氧化性能比TP304 H钢好;随着温度的升高,TP347 H和TP304 H钢氧化速率加快,且在590℃到620℃温度段两种材料的氧化速度均变化较快.

TP304H不锈钢再热器管泄漏原因失效分析

对某电厂锅炉后屏再热器最外圈TP304H管泄漏进行了失效原因分析,主要工作内容包括宏观观察、几何尺寸测量、金相分析、硬度测试、扫描电镜分析和能谱分析。结果表明,后屏再热器最外圈TP304H管的失效类型是热疲劳,烟气温度过高且燃烧不稳定是造成其失效的主要原因。

电站锅炉TP304H高温过热器管泄漏原因分析

通过宏观检查、化学成分分析、金相检验、力学性能测定、能谱分析及综合分析,对电站锅炉TP304H高温过热器管的泄漏原因进行了研究。结果表明,开裂泄漏的主要原因是应力腐蚀,是锅炉燃烧导致的烟气温度偏高,煤粉中S含量较高促进了开裂。

不同中间层TLP连接TP304H和12Cr1MoV钢管接头的组织和性能

选用不同的FeNiCrSiB非晶箔合金作中间层,氩气保护,对12Cr1MoV和TP304H钢管进行了瞬时液相扩散(TLP)连接,分析了不同中间层接头的显微组织、力学性能。结果表明:工艺参数为1230℃和1240℃,保温3 min,压力4 MPa时,用FeNiCrSiB(B)和FeNiCrSiB(A)中间层连接的接头,其室温下的抗拉强度等于或超过基体,而FeNiCrSiB(C)中间层连接的接头性能最差。

TP304H钢鳍片管再热器焊接裂纹分析

某厂循环流化床锅炉的高温再热器为TP30 4 H钢鳍片管 ,现场组装焊接时 ,在鳍片与管子的角焊缝处出现多处裂纹。通过进行金相试验、断口分析及能谱微区成分分析 ,认为焊接热裂纹是造成开裂的主要原因。提出了提高焊接质量 。

TP304H/12Cr2MoWVTiB异种钢管的双温瞬时液相扩散焊工艺

采用传统的和双温瞬时液相扩散(TLP)焊接工艺对TP304H/12Cr2MoWVTiB异种钢管进行了焊接,研究了不同焊接工艺对接头组织与性能的影响。结果表明:采用双温TLP焊接工艺所获得的焊接接头的组织和性能优于传统TLP焊接工艺的;采用1 240℃加热30 s1、200℃加热3 min的双温焊接工艺所获得的接头抗拉强度为570 MPa,弯曲角达180°时不断裂。

12Cr2MoV/TP304H异种钢管瞬时液相扩散焊工艺研究

采用氩气保护,用Fe基和BNi2合金箔作为中间层,进行了12Cr2MoV贝氏体耐热钢和TP304H奥氏体不锈钢管的瞬时液相扩散连接,分析了接头的力学性能、显微组织和断口特征,确定出了合适的连接工艺参数。研究表明,在合适的工艺参数下,用Fe基-BNi2-Fe基三层中间层连接的接头室温下的拉伸强度和弯曲强度等于或超过基体。

电沉积CeO_2薄膜对TP304H钢高温水蒸气氧化机制的影响

研究了TP304H钢表面电沉积CeO2薄膜在610-770℃水蒸气中的氧化行为的变化。结果表明,沉积CeO2薄膜可有效减缓氧化速度。SEM和EDX分析显示,氧化膜表面形貌由多层结构转化为单层,Cr元素扩散进入CeO2膜层而形成Cr-Ce复合氧化物膜层。表面形成的氧化膜中Cr浓度显著提高,CeO2膜处于外层氧化膜与基体之间,内氧化消失。根据CeO2特性和试验结果,由于CeO2中Ce离子具有处于富氧/贫氧环境中具有Ce4+/Ce3+两价和高氧空位浓度特性,认为沉积CeO2薄膜对氧向内扩散具有一定的阻挡作用,限制了CeO2薄膜/基体界面处的氧分压,使得Cr优先扩散穿过CeO2薄膜在CeO2薄膜/气体界面处氧化,从而推迟了Fe氧化物形成的时间。

TP304H+12Cr1MoV异种钢焊接接头的界面蠕变损伤行为

通过高温持久性能试验和扫描电子显微镜分析,研究了焊态和热处理态TP304H+12Cr1MoV异种钢焊接接头的界面蠕变损伤及破坏特征。研究结果表明,焊后不进行热处理条件下,接头的高温持久性能优异;随着持久试验应力的降低,试样的断裂塑性下降,断裂部位由12Cr1MoV侧母材逐渐转移至热影响区、熔合线;接头经高温长期试验,12Cr1MoV侧熔合线附近会析出链状Ⅰ型碳化物,接头的低塑性开裂在该Ⅰ型碳化物处形核,进而通过蠕变孔洞的长大和连接的方式导致异种钢接头的早期脆性失效。