新型耐热钢NF709的研究进展

随着锅炉蒸汽参数的提高,对受热面管材的要求愈发苛刻,新型奥氏体耐热钢以其高蠕变强度、优良的抗腐蚀和氧化性能逐步取代马氏体耐热钢应用到高参数机组的过热器和再热器,但其导热性差、膨胀系数大、合金元素含量高等问题,易导致焊接缺陷。此外,奥氏体耐热钢在长期服役过程中有可能析出σ和Cr2N等有害相,降低材料的高温性能。因此,增加奥氏体耐热钢中Cr和Ni含量,通过多元合金化,以Z相、MX相和M23C6相共同复合强化,并借助合理的冷热成型加工工艺,获得适宜的晶粒尺寸和表面质量,进一步提高组织稳定性及高温性能,以满足更高蒸汽参数超超临界锅炉的过热器和再热器使用要求。     

超临界二氧化碳条件下3种典型耐热钢腐蚀特性实验研究

针对超临界电站锅炉蒸汽侧氧化皮剥落严重,主要研究了新型超临界二氧化碳动力系统高温部件材料腐蚀问题。选取典型耐热钢T91、TP347HFG和Sanicro 25为实验材料,在超临界二氧化碳腐蚀实验系统上进行650℃、15 MPa工况条件下500 h的腐蚀实验。腐蚀实验结束后,通过分析天平测得耐热钢腐蚀前后的质量变化;利用拉曼光谱仪、X射线衍射仪和辉光放电光谱仪对耐热钢表面腐蚀产物进行物相和成分表征以获得耐热钢的腐蚀行为。腐蚀质量增量结果表明,3种耐热钢的腐蚀动力学符合抛物线腐蚀规律,且T91腐蚀质量增量高于其他两种奥氏体耐热钢。微观表征结果显示,耐热钢T91表面腐蚀产物从二氧化碳/氧化物界面到基体依次为Fe_3O_4、(Fe,Cr)_3O_4和弥散于基体的碳化物,而奥氏体耐热钢腐蚀产物从气固界面到基体主要为Cr的氧化物、Mn和Si的氧化物和碳化物。耐热钢腐蚀产物表面观察到了碳的沉积现象。基于耐热钢表面的腐蚀产物,提出了利用腐蚀退化深度表征耐热钢的抗腐蚀性能。3种耐热钢的腐蚀退化深度从大到小依次为Sanicro 25、TP347HFG和T91。     

含氮稀土耐热钢H1的研制

用作高温还原反应罐的H0耐热钢（1Cr25Ni20）性能优良，但生产成本高。笔者研制开发的含氮稀土H1耐热钢（3Gr25Ni8REN）具有镍低、性能优良的特点。H1钢的高温抗氧化性能、高温持久强度和抗热疲劳性能均优于H0钢，可以长期在1200℃左右高温下工作，使用寿命为H0钢还原罐的1.5倍左右。H1钢的生产成本仅为H0钢的2/3左右，其经济效益十分显著。文中叙述了选择H1耐热钢化学成分的理论依据；H1和H0耐热钢的冶炼工艺，材料性能测试方法和测试数据，并作了两种钢的性能比较，结果表明H1钢完全可以替代H0钢用于制作生产Mg、Ca和Ti的还原罐。     

铬锰氮奥氏体耐热钢晶间腐蚀的研究

(1)研究目的 动力工业用奥氏体耐热钢管材,可能发生蒸汽腐蝕所导致的晶间破坏。配合发展不含镍的铬锰氮奥氏体耐热钢,对于这种新型耐热钢晶间腐蝕行为的研究是完全必要的。 各种晶间腐蚀的理论都承认品间腐蚀是由于晶间的析出物所引起的。对于铬镍奥氏体不锈耐热钢来看,这种晶间析出物是碳化铬。从控制碳化铬析出现像考虑,降低及避免铬镍奥氏体不銹耐热钢晶间腐蚀趋势的措施有下列七种:     

基于ANSYS的异种钢焊接残余应力的数值模拟

锅炉中的各类异质接头是锅炉运行中的事故多发部位,故采用ANSYS有限元分析软件,对珠光体耐热钢G102和奥氏体不锈钢SUS304异种钢接头的焊接残余应力场和焊后热处理应力场进行数值模拟,并对采用镍基焊丝Inconel82和奥氏体焊丝H1Cr25Ni13的TIG焊接头的残余应力场进行了对比性分析计算。结果证明,2种焊材下在近珠光体母材处都有较大的应力集中,但使用Inconel82焊丝时接头的应力峰值和应力梯度均较小,而且焊后热处理能够改善应力分布状况。     

热浸镀稀土铝合金抗高温氧化性能的研究

普通碳素钢经热浸镀铝、铝合金后将具有较高的耐蚀性和良好的抗高温氧化性能,为了进一步提高其耐热性,对热浸镀稀土铝合金进行了试验研究,试验数据表明,A3钢经热浸镀稀土铝合金后,不仅改变了其镀层组织形态,而且其耐热性也有明显提高.在相同条件下对1Cr18Ni9Ti奥氏体耐热不锈钢进行了抗高温氧化性能试验,试验结果表明,A3钢经热浸镀稀土铝合金后,其耐热性可与1Cr18Ni9Ti奥氏体耐热钢相比.     

高温CO_2环境下表面划痕对耐热钢T92、TP347H和TP347HFG腐蚀行为的影响

针对热能动力设备结构材料在高温CO_2环境下的潜在腐蚀问题,采用间隔取样对比法研究了表面存在划痕的耐热钢T92、TP347H和TP347HFG在600℃CO_2环境中的腐蚀行为。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪对腐蚀产物的成分、分布及含量进行表征。实验结果表明:3种实验材料的腐蚀动力学曲线均遵循抛物线型规律;材料表面划痕加剧了耐热钢T92的内氧化,导致TP347H和TP347HFG表面划痕内部出现剥落现象。根据腐蚀热力学计算,给出了TP347H在600℃CO_2环境中的Cr-C-O相图,明确了碳化物的分布。对比TP347H和TP347HFG发现晶粒细化加剧了渗碳行为,恶化了贫Cr区,破坏了富Cr氧化膜,从而降低了TP347HFG的抗腐蚀性能。     

HK40耐热钢碳化物的沉淀研究

HK40(4Cr25Ni20)离心铸造耐热钢管是目前国内外石油化工中大量选用的炉用材料。这种以碳化物作为强化相的耐热钢,含碳量为:0.35—0.45%,铸态组织为:奥氏体加上块状具有伪六角洁构的 Cr7C3型晶界碳化物。在使用过程中由于加热使得基体中过饱和碳以细小、弥散分布的Cr23C6型碳化物在晶内沉淀析出,同时晶界Cr7C3型碳化物也转变为Cr3C6,起到了碳化物弥散强化作用,改善了钢的高温使用性能,提高了钢的蠕变断裂强度。 利用透射电镜研究了HK40钢铸态以及850℃高温时效500小时和在870℃下实际使用了4万小时合金组织的高倍形貌。用选区电子衍射…     

3Cr25Ni12耐热钢的组织与性能研究

研究了３Ｃｒ２５Ｎｉ１２耐热钢的组织结构与性能，并对３Ｃｒ２５Ｎｉ１２耐热钢的高温强度、抗氧化性等性能进行了探讨，结果表明，３Ｃｒ２５Ｎｉ１２耐热钢的奥氏体基体上有弥散分布的二次碳化物Ｍ２３Ｃ６析出，这是３Ｃｒ２５Ｎｉ１２耐热钢具有较高热强性的主要原因之一；奥氏体基体中含有较高的铬合金元素，使其抗氧化性能力得到提高     

超低硫耐热钢H2的研制

阐述了元素硫、氧、钙、锶对钢性能的影响，介绍了H2超低硫耐热钢（3Cr25Ni10）化学成分选择的依据。叙述了H2钢的熔炼工艺及其主要性能的测试结果。结果表明H2－2耐热钢（含S＜0.001%，Ca0.003%-0.004%）的高温抗氧化性能、高温持久强度和热疲劳性能好于H1钢，远好于H0钢；其生产成本稍低于H1钢，远低于H0钢。性能比较表明H2－2钢完全可以替代H0钢用于制作高温还原罐，预计的使用寿命比H0和H1钢高，且经济效益十分显著。     

4Cr5MoVSi(H11)钢内氧化型渗碳后性能的研究

4Cr5MoVSi(AISI H11)钢在 0.90～1.36％ 碳势下渗碳后,渗碳层组织由马氏体基体及均匀分布着的大量细小的粒状M_7C_3 型碳化物组成,致使H11钢表面硬度高达 HV1200左右,其耐磨性也明显优于 Cr12MoV钢。将 H11钢制成的 M16螺母冷冲头,经 CD渗碳处理后,其使用寿命为 Cr12MoV 钢的 2倍,且失效方式为均匀磨损。H11钢CD 渗碳的动力学受碳在奥氏体中的体积扩散控制。     

20Cr2Mn2MoA钢组织遗传的研究

研究20Cr2Mn2MoA组织遗传的形核规律,结果表明20Cr2Mn2MoA在二次淬火慢速加热时发生粗晶组织遗传是通过针状奥氏体的形成、合并而形成的.     

高镍奥氏体球墨铸铁性能的研究

本文初步探讨了稀土元素对高镍(Ni20％)奥氏体球墨铸铁石墨球化的影响;研究了Mo、Cr、Al和Ce、Y等元素对室温、高温机械性能及耐热性能(抗氧化、抗生长、抗形变)的影响;分析了第二高温强化相Mo和Cr或Mo,Cr复合碳化物之结构形态和化学组成。     

4Cr9Si2马氏体钢气门楔横轧工艺研究

通过热模拟等温压缩实验,获得4Cr9Si2马氏体耐热钢的本构关系.借助DEFORM-3D有限元软件针对4Cr9Si2马氏体耐热钢楔横轧成形过程进行数值模拟,得到工艺参数对轧件缩颈和心部疏松的影响规律.通过轧制实验验证有限元模拟的正确性,对轧制后的轧件进行金相组织分析.研究结果表明:随着成形角增大,楔入段轴向金属流动速度大于横向金属流动速度,减小横向应力最大值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着展宽角增大,同样可以减小横向应力数值和横向应力持续时间,使轧件心部缺陷产生可能性减小;随着成形角减小和展宽角增大,减小轴向力F2,改善缩颈现象;其横截面中心原奥氏体晶粒尺寸为11μm,气门杆部微观组织得到改善.     

高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律

为探究高Cr铁素体耐热钢高温热循环过程的组织演化规律,通过采用光镜与透射电镜显微组织分析方法,对高Cr铁素体耐热钢单次和二次高温热循环加热后基体组织和沉淀相的演变规律展开研究,从而为第4类裂纹萌生微观机制的研究提供试验依据.结果表明:高温热循环加热后,奥氏体相分数都随着峰值温度的增高呈现先增加后降低的趋势,在峰值温度1,100,℃处达到最大;M_(23)C_6碳化物在峰值温度达1,100,℃后全部溶解,而MX碳化物在峰值温度达1,300,℃后才全部溶解,且MX的尺寸在不同热循环过程中基本保持不变;马氏体板条宽度随着峰值温度的升高而增加;沉淀相的溶解和δ-铁素体的形成对基体的硬度有明显影响.     

两种电站锅炉耐热钢的焊接工艺探讨

随着发电机组容量的提高,对耐热钢提出了更高的要求.提高电站锅炉耐热钢的焊接工艺,是保证电站正常运转的关键.本文在分析奥氏体不锈钢和回火马氏体钢焊接性能的基础上,探讨了这两种钢材在安装过程中的焊接工艺.     

热处理状态及加热速度对20Cr2Ni4A钢奥氏体晶粒长大的影响

本文定量探讨了中间预处理、加热速度、原始组织及扩散退火工艺对20Cr2Ni4A合金渗碳钢奥氏体晶粒粗化温度及其长大过程的影响,并分析了上述各种热处理工艺的有效性与可行性。     

Super304H奥氏体不锈钢的抗高温氧化性能

采用称重法测得了Super304H和Super304HS两种奥氏体耐热不锈钢在不同温度下的高温氧化动力学曲线,研究发现:两种不锈钢的氧化动力学曲线遵循抛物线规律,Super304HS的抗氧化性能明显优于Super304H,而且Super304H在900℃时氧化100 h后,氧化膜明显脱落.利用扫描电镜、X射线衍射的方法对Super304H不锈钢氧化膜表面的形貌及结构进行了研究,结果表明:在700℃和800℃时,两种材料氧化膜组成相似,都是Cr2O3和少量尖晶石结构的FeCr2O4,Su-per304H钢在900℃时的氧化产物主要由Cr2O3,Fe2O3和尖晶石FeCr2O4组成,Super304HS在900℃时的氧化膜主要由Cr2O3和尖晶石FeCr2O4组成.     

用位错-溶质复合体模型解释马氏体异种钢焊接接头碳迁移过程

该文对马氏体耐热钢母材和奥氏体焊缝的异种钢焊接接头中产生的碳迁移现象进行了研究,研究对象为9%Cr马氏体耐热钢和2.25Cr焊丝焊接接头。试样经过710℃、20h热处理后,熔合区两侧出现了较明显的增碳层和脱碳层,通过金相观察到马氏体板条生长方向对增碳层有显著影响,随后对试样进行电解腐蚀处理,通过扫描电镜(SEM)观察到电解腐蚀析出物在晶界析出,析出物沿着马氏体板条生长方向分布。传统的上坡扩散理论并不能解释这一现象。该文引入非平衡偏聚理论,提出用位错-溶质复合体模型解释碳在晶内的扩散行为,同时提出碳迁移通道模型解释马氏体板条取向对碳迁移的影响,并通过电子探针实验测定了不同马氏体组织形态下碳元素的分布,进一步证实了该模型的合理性。     

电站锅炉深度调峰超温工况下水冷壁腐蚀机理研究

针对电站锅炉工况下水冷壁超温现象导致的水冷壁腐蚀问题，研究了电站锅炉水冷壁T22和12Cr1MoVG在600℃与650℃超温工况下的腐蚀行为及机理。利用分析天平获取两种耐热钢的腐蚀动力学曲线；利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜与能谱分析仪获得腐蚀产物的物相、微观形貌与元素分布，结合腐蚀产物热力学计算分析其演变规律和剥离机理。研究结果表明：深度调峰超温工况下，两种耐热钢的腐蚀动力学曲线在反应初期符合抛物线型规律，之后转变为直线型规律；600℃和650℃下，腐蚀规律转折点时间分别为25 h和4 h,说明温度能够加速耐热钢腐蚀规律转变；耐热钢T22和12Cr1MoVG表面形成的腐蚀产物主要为Fe₃O₄、FeCr₂O₄、Fe₂O₃和FeS;T22和12Cr1MoVG在600℃下的腐蚀层厚度大于650℃工况。耐热钢表面腐蚀产物随着反应的进行发生剥离，甚至部分发生剥落，主要原因归结于硫化物的出现。综合耐热钢腐蚀的质量变化、腐蚀层厚度和腐蚀产物微观形貌成分分布规律，T22...