服役态不同晶粒度TP347HFG钢管的显微组织与力学性能的对比

采用扫描电镜、X射线衍射和电子万能试验机等研究了奥氏体晶粒度分别为7级(粗晶)与10级(细晶)的TP347HFG高温再热器管在600℃下服役约5万小时后的显微组织与力学性能。结果表明:服役态两种不同晶粒度的TP347HFG钢管的组织都发生了不同程度的老化,粗晶管的老化程度小于细晶管。粗晶管的奥氏体晶粒尺寸大,除含有较多粗大的初生MX相颗粒外,还在奥氏体晶内析出纳米级次生MX颗粒,同时在奥氏体晶界析出M_(23) C_(6)相颗粒。相反,虽然细晶管的奥氏体晶粒细小,但组织老化更严重,析出的第二相颗粒数量多,且以M_(23) C_(6)相颗粒为主,次生MX颗粒较少,无初生MX相颗粒。细晶管的室温及高温拉伸强度均高于粗晶管,但其断后伸长率低,屈强比较高,塑性变形能力较低。粗、细晶TP347HFG钢管在高温下的屈强比差异更大,粗晶管具有更高的服役安全性。

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。

TP347H不锈钢焊接接头敏化特性分析

为明确TP347H不锈钢焊接接头敏化特性,对焊接接头进行不同条件的敏化处理.结果表明,焊接接头热影响区敏化倾向严重,敏化过程中由于Nb原子在晶界上的结合能高于Cr原子,会先形成了粗大的初级铌碳化合物,后形成细小的二次铌碳化合物.在700℃下保温时,焊接接头热影响区的敏化度呈现先提高后降低的趋势,当温度达到800℃及以上时,热处理不再提高接头热影响区的敏化度.与实际生产线上服役21000 h的F347H接头热影响区敏化特性对比,证实TP347H焊接接头650℃保温100 h即可达到敏化极限,其原因是Nb元素含量为C元素的数倍,大部分C元素与Nb元素结合形成NbC,而晶粒中扩散的C元素已与Cr元素充分结合,造成的敏化程度达到平衡状态.

经长时服役的超临界锅炉T91/TP347H异种钢接头性能分析

对某超临界锅炉运行7.5万小时的T91/TP347H异种钢接头,采用金相显微镜、万能材料试验机和扫描电镜等仪器设备,研究长时服役后T91/TP347H异种钢接头的性能。结果表明:该异种钢接头薄弱区在T91熔合线处,该位置链状孔洞和脱碳层的形成大大弱化了力学性能,氧化缺口的形成加速了接头的开裂。异种钢接头各区域的冲击性能显著降低,其中焊缝冲击性能最低,实测仅为66 J。

高温时效粗、细晶TP347HFG耐热钢管的显微组织与力学性能对比研究

目的揭示奥氏体晶粒粗化对该钢管服役可靠性的影响。方法采用预变形加固溶处理工艺制备粗晶试样,以模拟长期高温服役TP347HFG钢管中奥氏体晶粒异常长大状态。开展650℃直至3600 h时效后的粗、细晶TP347HFG钢试样显微组织及力学性能的对比研究。结果高温时效过程中,粗、细晶试样奥氏体晶粒大小基本保持不变,孪晶密度降低。第二相颗粒析出行为没有明显差异,M_(23)C_(6)相颗粒优先在奥氏体晶界析出、粗化,但粗晶试样中的M_(23)C_(6)相析出更快,粗化更明显。随时效时间延长,粗、细晶试样的室温、高温拉伸力学性能变化趋势基本一致,室温、高温强度变化不明显,但塑性相差较大。经650℃时效3600 h后,粗晶试样600℃拉伸时的断后伸长率较细晶试样显著下降了30.4%。结论粗晶TP347HFG钢管的高温塑性应受到重点关注。

固溶处理后TP347H钢弯管的显微组织及开裂的原因

TP347H不锈钢弯管在固溶处理和酸洗内壁后发现管口有裂纹。通过宏观分析、金相检验和能谱分析等研究了弯管口部开裂的原因。根据裂纹的扩展方向可以断定,弯管可能在加工或运输过程中被损伤,在外力作用下而开裂。弯管经过固溶处理后,含Nb脆性相沿晶界析出,使晶界脆化,在残余应力的作用下产生裂纹;析出相脱落导致孔洞产生,在变形应力作用下孔洞连接成蠕变裂纹,并沿晶扩展成宏观裂纹。

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)。

固溶和稳定化热处理对TP347钢焊接接头组织的影响研究

对TP347钢管道焊接接头在经过1050℃固溶热处理和900℃稳定化热处理后不同区域显微组织的变化进行了研究。结果表明:在焊态下,热影响区晶粒长大,形成不同形态的铁素体,并有NbC和Cr的碳化物析出;在固溶处理后,观察到热影响区和焊缝区中铁素体含量明显减少,并且发现有分布更分散且尺寸更小的NbC;在先固溶处理再稳定化热处理后,观察到NbC在尺寸上进一步变小,表明这种热处理方法能够有效地分散NbC颗粒。研究结果表明,TP347钢经固溶热处理和稳定化热处理后铁素体转变、NbC形成以及降低焊接热循环引起的显微组织变化,可以有效提高材料的抗晶间腐蚀性能。

管式加热炉用TP347H与P5炉管异种钢GTAW焊接工艺研究

针对ASME SA312 TP347H奥氏体不锈钢管与ASTM SA335 P5铁素体耐热钢管的异种钢焊接存在金属稀释、碳迁移和残余应力等问题,在考虑稀释影响的基础上,选择ER309和ERNiCr-3两种焊接材料根据是否焊后热处理以及是否堆焊隔离层制定了6种焊接工艺方案,并通过焊接试验、力学性能试验和金相检验,对比分析了不同工艺下焊接接头的性能。结果表明:外观检查和RT结果均符合相关标准要求;所有试件的抗拉强度均达到标准规定的415 MPa以上,其中最大值达到505 MPa,且断后伸长率在25%以上,TP347H侧热影响区的冲击吸收功平均值为54.0~70.5 J,均满足标准规定;直接焊接法未经焊后热处理的焊接接头P5侧母材热影响区附近硬度超标,而经焊后热处理的焊接接头硬度值均满足标准要求;经焊后热处理的焊接接头碳扩散更明显,而采用ERNiCr-3焊丝进行堆焊隔离层,并进行后热处理的焊接接头碳扩散程度最小。综合分析,ERNiCr-3堆焊隔离层+后热工艺方案得到的焊接接头性能最佳,满足标准要求,且无需进行焊后热处理,更适合现场焊接。

高温再热器SA-213TP347H钢管裂纹原因分析

基于一个典型的超临界锅炉再热器出口管道在长期运行过程中出现裂纹的案例,对其采用的SA-213TP347H钢管材料进行宏观检查、成分分析及显微结构检查,揭示了裂纹产生的根本原因。分析结果表明,裂纹的形成与材料在高温、高压环境下经历的力学疲劳及环境诱导腐蚀有关。根据分析结果,提出了材料的合理选用和设备维护建议,以期提高设备可靠性和安全性。

高压锅炉用TP347H棒材的生产实践

TP347H属于奥氏体耐热不锈钢,因其具备优良的耐蚀性和高温稳定性,目前广泛应用于大型锅炉管道。但其铸坯冶炼过程中容易出现偏析,形成粗大的含铌一次析出相,给后续棒材轧制造成困难,并影响产品性能。通过采用降低浇铸过热度、调整冷却强度、减少压下量、增加电磁搅拌等冶炼措施,减少铸坯的一次析出相,提高轧制和热处理的稳定性,生产出棒材产品的金相组织和性能符合标准要求。

TP347H不锈钢蛇形管制造过程控制浅析

垃圾焚烧发电可实现垃圾处理的无害化、资源化、减量化,是符合国家可持续发展的能源、环保政策的垃圾处理技术。本文主要分析TP347H材料特性,TP347H蛇形管制造过程中易出现的问题及采取的相应工艺措施、方法及质量控制要点,防止热裂纹、晶界脱碳等缺陷的产生和控制产品尺寸偏差,从而确保产品质量。

SA-213 TP347H过热器管对接焊接工艺研究

本文分析了SA-213TP347H和12Cr1MoV钢的特性及焊接性,通过焊接工艺评定试验,对SA-213TP347H和12Cr1MoVG管对接进行了焊接性分析和焊接工艺研究,总结出了合理的焊接工艺参数及必要的焊接要点。

TP347H与12Cr1MoV异种钢焊接接头早期失效研究

为了解决异种钢焊接接头的早期失效问题,对运行近4万h出现开裂失效的TP347H与12Cr1MoV异种钢接头,进行了化学成分、力学性能、显微硬度和微区元素成分能谱分析等内容的试验测试,发现了焊接接头中合金元素的迁移和硬度的分布规律,经研究分析,确认早期失效是由于熔合线附近区域的应力水平较高并与机组运行中的交变热应力、炉管内气流波动引起的振动应力等相叠加,使焊接接头的熔合线附近受到了应力幅值较高的交变载荷的作用而产生的低周疲劳失效。

末级过热器12Cr2MoWVTiB/TP347H异种钢焊口失效分析

通过断口宏观形貌、硬度试验、断口微观组织等分析,研究了1 025 t/h锅炉末级过热器12Cr2Mo WVTi B/TP347H异种钢焊口运行80 000 h后的断裂失效特征。结果表明:在应力幅值较高的交变载荷作用下,12Cr2Mo WVTi B侧熔合线区域组织较差,同时存在碳迁移倾向,此处最易产生裂纹,导致失效。

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。

表面状态对TP347H钢蒸汽氧化速度的影响

研究了磨削、喷丸、细晶粒+酸洗、磨削+酸洗和15%变形+酸洗等5种状态TP347H钢试样在650℃水蒸气中氧化2 000h的表面形态和氧化速度.用蒸汽氧化炉进行蒸汽氧化试验,用扫描电子显微镜和能谱仪对氧化后试样表面氧化膜的形貌和成分进行了观察和分析,用X射线衍射(XRD)分析了表面氧化膜的结构,用减重法和厚度法测试和计算了5组TP347H试样在蒸汽中的氧化速度.结果表明:表面状态不同的试样在水蒸气中氧化时,形成的氧化膜形貌相似,但氧化速度不同.氧化速度由小到大依次为磨削试样、喷丸试样、细晶粒+酸洗试样、磨削+酸洗试样和15%变形+酸洗试样.

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。

超(超)临界火电机组T91和TP347H焊接性分析

通过珠海发电厂中港合资项目1期工程2×600MW燃煤发电机组超临界压力和超570℃高温的锅炉制造及安装,在锅炉受热面中的再热器、过热器、省煤器和主蒸汽管路和联箱采用了国外生产的铁素体SA213—T91(采用国家标准GB5310—T91)和国外生产的奥氏体SA213—TP347H耐热钢,经分析阐述了两种耐热钢的金属特点和焊接性.通过试验,确定了T91钢和TP347H钢在锅炉生产和运行过程中产生裂纹、腐蚀、脆化等缺陷的主要因素.有针对性的采取了相应的工艺措施,进行了母材和焊接材料的工艺评定,获得了优良的焊接接头.有利于推广使用T91和TP347H耐热钢超(超)临界火电机组锅炉的制造.

600MW超临界锅炉TP347H高温过热器管爆管的显微分析

对爆管相关资料和数据进行了调查。借助微机控制电子万能实验机、金相显微镜、扫描电镜及能谱仪等仪器设备,从爆管管样、未胀粗管管样和备用管样的拉伸性能、显微组织、晶粒度、第二相等方面对TP347H高温过热器管的爆管原因进行了分析。结果表明:TP347H高过管爆管为高温蠕变失效。TP347H奥氏体不锈钢在长期高温运行过程中于晶界处析出了σ相,且细小的晶粒度促进了σ相在晶界的析出。σ相的析出和大量存在,导致了蠕变孔洞的出现,使得TP347H高过管材质快速老化,导致高温蠕变强度下降,直至爆管。