火力發電廠鍋爐高溫(wēn)過熱器(qì)和高(gāo)溫再熱器的(de)正常(cháng)使用溫度
火力發電廠鍋爐高溫過(guò)熱器和高溫(wēn)再(zài)熱器的正常使用溫度約為540℃。在使用過程中,往往會由於某種原因(yīn)造成爐管的局部過熱,有時爐管(guǎn)的溫度可以達到(dào)800℃以(yǐ)上,因此本實驗采用650℃、750℃、850℃三(sān)個溫度進行試驗。試樣分別放人(rén)設定好溫度(dù)的馬弗爐中長時間保溫,並間隔(gé)一定時間取出部分試樣進行(háng)分析。
1.4金相分析
金相樣品從爐中取(qǔ)出空冷,然後打上鋼號以便記錄。金相組織的觀(guān)察主要在OLYMPUS金相顯(xiǎn)微鏡下完成。
2試(shì)驗結果與討論
2.1選(xuǎn)擇金相組織侵蝕劑
因(yīn)為本次試驗的金相試樣實際上為三種金(jīn)屬的組合(12Cr1M0V、H0Cr19Ni9、TP304H),所以單純以一種侵蝕劑同時顯示三種金屬的組織是不會很理想的(de),需采用分類侵蝕顯示的方法,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水溶液,可以較好地顯示碳化物析出相。但是如果碳化物消失,或在供貨狀態下還未析(xī)出碳化物,使用FeC1s—HC1水溶(róng)解就得不到預期(qī)的結果。此時可以采用Cr03—HC1水溶液或王水溶液,王水溶液侵蝕時間短,不易(yì)掌握,故一般采用Cr03—HC1水溶液。12Cr1MoV的侵蝕劑一般采用(yòng)硝酸酒精溶液,侵(qīn)蝕10S左(zuǒ)右更可以看到珠光體組織。
2.2TP304H鋼的碳化物析出變化規律
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(xià)保溫時,碳化物又會沿奧氏體(tǐ)晶界析出長大。在650℃溫度條件下(xià),碳化物呈麻(má)點狀在(zài)晶界及其(qí)附近區域析出。在750℃溫度條件下,碳化物析出明顯(xiǎn)加快,在晶界和孿晶上可以清晰(xī)地看到碳化(huà)物顆粒。而在850℃溫度條件下,短時間內便有碳化(huà)物顆粒析出,且碳化物鏈已斷開,奧氏體晶內亦有麻點狀碳化(huà)物析出。通過金相分析可以看到,隨著試驗溫度的升高,碳(tàn)化物析出(chū)的一般過程(chéng)為:析出小顆粒一小顆粒長大並連成鏈(liàn)一碳化(huà)物鏈長大一碳化物鏈斷開形成大顆粒(lì)。
碳化物的析出使材料出現高溫脆化現象,對材料的使(shǐ)用性能是有害的。在不同(tóng)的溫度條(tiáo)件下,碳化物析出形(xíng)態和(hé)析出程度有(yǒu)很大變化。溫(wēn)度越高,保溫時間越(yuè)長,碳化物析出越快,顆粒越大,高溫(wēn)脆化現象越嚴重。
2.3焊縫的組織變(biàn)化
試驗所用焊絲的牌號為HOCr19Ni9,是一種與TP304H相似的18—8型奧氏體不鏽鋼焊絲。焊縫的原始組織為奧氏體+鐵素(sù)體,鐵(tiě)素體呈樹枝狀分布(bù)。18—8奧氏體鋼平衡態為奧氏體+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的。焊縫未經(jīng)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(xíng)成(chéng)鐵素體,在650℃~85O℃下還會有(yǒu)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物。盯相的析出導致鋼的脆性增加,耐蝕性和(hé)抗氧化能力下降(jiàng)。
焊縫經過一段(duàn)時間保溫(wēn)後,在奧氏體與鐵素體(tǐ)交界處開始有碳化物析出。隨著在(zài)不同溫度下保溫時間的延長,碳化(huà)物漸漸聚集長大,最後碳(tàn)化物(wù)呈顆(kē)粒狀分布於晶界上。不同溫度下碳(tàn)化物形態有所不同,高溫下碳(tàn)化物析出(chū)較(jiào)快,顆粒長(zhǎng)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漸(jiàn)變短,碳化物在晶界上(shàng)析出長大,最後形成碳化物顆粒;在750℃下,上述(shù)變化更(gèng)明顯,樹枝晶變短、變寬,碳化物顆(kē)粒清晰可見;在850℃下碳化物析出嚴重,碳化物呈球狀,並聚集長大。
2.412CrlMoV鋼的碳化物析出變化規律
12CrlMoV鋼典型的組織是鐵素體+珠光(guāng)體,珠光體中碳化物的主體是層片狀(zhuàng),鐵素體在(zài)鋼管運行過程中變化不大。12CrlMoV鋼主蒸汽管運行溫度(dù)在540℃左右,運行後珠光體的變化非常明顯(xiǎn),其形態(tài)變化特征鮮明,即層片狀的碳化物(主要(yào)是滲碳體(tǐ))逐漸(jiàn)分解、聚集和球(qiú)化,同時碳化物顆粒趨於增大,試驗結果與12CrlMoV的(de)碳化(huà)物標(biāo)準準評級方法(五級法)是一致的。
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