火力(lì)發電廠鍋爐(lú)高溫過熱器和高溫再熱器的正常(cháng)使用溫度
火力發電廠鍋爐高溫過(guò)熱器和高溫再熱器的正常使用溫度(dù)約為(wéi)540℃。在使(shǐ)用過程中,往往會由於某種原(yuán)因造成(chéng)爐管的局部過熱,有時爐管的溫度可以達到800℃以上,因此本實驗采用650℃、750℃、850℃三個溫度(dù)進行試驗。試樣分別放人(rén)設定好溫度的馬(mǎ)弗爐中長時間保溫,並間(jiān)隔一定時間取出部分試(shì)樣進行分析。
1.4金相分析
金(jīn)相樣品從爐中(zhōng)取出空冷,然後打上鋼號以便記錄(lù)。金相組織的觀察主要在OLYMPUS金相顯微(wēi)鏡下完成。
2試(shì)驗結果與討論
2.1選擇金(jīn)相組織侵蝕劑
因為本次試(shì)驗的金相試樣實際上為三種金屬的組(zǔ)合(12Cr1M0V、H0Cr19Ni9、TP304H),所以單純以一種侵蝕劑同時顯示三(sān)種金屬的組(zǔ)織是不會很(hěn)理想的,需采用分類侵(qīn)蝕顯示的方法,由於TP304H和HOCrl9Ni9較為相近,可以選擇同一種侵蝕劑。常用顯示TP304H奧氏體不鏽鋼的侵蝕劑為FeCl—HC1水溶(róng)液,可以較好地顯(xiǎn)示碳化物析出相。但是如果碳化物(wù)消失,或在供貨狀態下還未析出碳(tàn)化(huà)物,使用FeC1s—HC1水溶解就得不到預期的結果。此時可以采用(yòng)Cr03—HC1水溶液或王水溶液,王水溶液侵蝕時間短,不易掌握,故一般采用Cr03—HC1水溶液。12Cr1MoV的侵蝕劑一般(bān)采用硝酸酒精溶(róng)液,侵蝕10S左右更可以看到珠(zhū)光體組織(zhī)。
2.2TP304H鋼(gāng)的碳化物析出(chū)變化規律
TP304H鋼經過高溫固溶熱處理,形成奧氏體單相組織,在一定溫度下保溫時,碳化(huà)物又會沿奧氏體晶界析(xī)出長大。在(zài)650℃溫度條件下,碳化物呈麻點狀在(zài)晶界(jiè)及其附近區域析出。在750℃溫度條件下,碳化物析出明(míng)顯加(jiā)快,在晶界(jiè)和孿晶上可以(yǐ)清晰地看到碳化物顆粒。而(ér)在850℃溫度條件下,短時(shí)間內便有碳(tàn)化物顆粒析出(chū),且碳化物(wù)鏈已斷開,奧氏體晶內亦有麻(má)點狀碳化物析(xī)出。通過金相分(fèn)析可以看到,隨著試驗溫度的升高,碳化物析出的一般過程為:析出小顆粒一小顆(kē)粒長大並(bìng)連成鏈一碳化(huà)物鏈長大(dà)一碳化物鏈斷開形成大顆粒。
碳化物的析出使材料出現高(gāo)溫脆化現象,對材料的使用性能是(shì)有害的。在不(bú)同的溫度(dù)條(tiáo)件下,碳化(huà)物析出形態和析(xī)出程度(dù)有很大變化。溫度越高,保溫時(shí)間(jiān)越長,碳化(huà)物析出越快(kuài),顆粒越大,高溫脆化現象(xiàng)越嚴重。
2.3焊縫的組織變化
試驗所用焊絲(sī)的牌號為HOCr19Ni9,是一種與TP304H相似(sì)的18—8型奧氏體(tǐ)不鏽鋼焊絲。焊縫的原始組(zǔ)織為奧氏體+鐵(tiě)素體,鐵素體呈樹枝狀分布。18—8奧氏體鋼平衡態為奧氏(shì)體+鐵素體+碳化物複相組織,實際的單相奧氏體是通過熱處理的配合獲得(dé)的。焊縫未經過高溫固溶處理,所以得到鑄態組織,與平衡態組織相似。由於焊接時溫度較高,即相當於在高溫下加熱,所以會形成鐵素體,在650℃~85O℃下還會(huì)有盯相析出。盯相與碳化物混合在一起,需(xū)經過染色才能區別於碳化(huà)物。盯相的析出導致鋼的脆性增加,耐蝕性和抗氧化能力下降。
焊縫經過一段時間保溫後,在奧氏(shì)體與鐵素體交界處開始有(yǒu)碳化物析出(chū)。隨著在不同溫度下(xià)保溫時間的延長,碳化物漸漸聚集長大,最後碳(tàn)化物呈顆粒狀分布於晶界上。不同溫度下碳化物形態有(yǒu)所不同,高溫下碳化(huà)物析出較快,顆粒長大現象明顯。650℃溫度下晶界呈樹枝狀,隨保溫時間延長樹枝晶漸(jiàn)漸變短,碳化物在晶界上析出長大,最(zuì)後形(xíng)成碳化物顆粒;在750℃下(xià),上述變化更明顯,樹枝晶變短、變寬,碳化物顆(kē)粒清晰可見(jiàn);在850℃下碳化物析出嚴重,碳化物呈球狀,並(bìng)聚(jù)集長大。
2.412CrlMoV鋼的碳化物析出變化規律
12CrlMoV鋼典(diǎn)型的組織是鐵素體(tǐ)+珠光體,珠光體中碳化物的主體是層片狀,鐵素體在鋼管運(yùn)行過程中變化不大(dà)。12CrlMoV鋼主蒸(zhēng)汽管運行溫度在540℃左右,運行後珠光體(tǐ)的變化(huà)非常明顯,其形態(tài)變(biàn)化特征鮮明,即層片(piàn)狀的碳化物(wù)(主要是滲碳體)逐漸分解、聚集和球化,同時碳化物顆粒趨於增大,試(shì)驗結果與(yǔ)12CrlMoV的碳化(huà)物(wù)標準準評級方法(五級法)是一致的。
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