火力發電廠鍋爐高溫過熱器和高溫再熱器的正(zhèng)常使用溫度
火力發電廠鍋爐高溫過熱器和高溫再熱器的正常使用(yòng)溫度約為540℃。在使用過程中,往往(wǎng)會由於某種(zhǒng)原因造(zào)成爐管的局部過熱,有時(shí)爐(lú)管的溫度(dù)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(bié)放人設(shè)定好溫度的馬(mǎ)弗爐中長時間保溫,並間隔一定時間取出部分試樣進行分析。
1.4金相分析
金相樣品從爐中取出(chū)空冷,然(rán)後打上(shàng)鋼號以便記錄。金相組織的觀察主要(yào)在OLYMPUS金相顯微鏡下完成。
2試驗結果(guǒ)與討論(lùn)
2.1選擇金相(xiàng)組織侵蝕劑
因為(wéi)本次試驗的金相試樣實際上為(wéi)三種金屬的組合(12Cr1M0V、H0Cr19Ni9、TP304H),所以單純(chún)以一種侵蝕劑同時顯示三種金屬的(de)組(zǔ)織是不會很理想的,需采用(yòng)分類侵蝕顯示的方(fāng)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(tǐ)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(rú)果碳化物消失,或在供貨狀態下還未析出碳化物,使用(yòng)FeC1s—HC1水溶解就得不到預期的結果。此時可以(yǐ)采用Cr03—HC1水溶液或王水溶液,王水溶液侵(qīn)蝕時間短,不易掌握,故一般采用Cr03—HC1水溶液。12Cr1MoV的侵蝕劑一般采用硝酸酒精溶(róng)液,侵蝕10S左右更可以看到珠光體組(zǔ)織。
2.2TP304H鋼的碳化物析出變化規律(lǜ)
TP304H鋼經過高溫固溶熱處理,形成奧氏體單相組織(zhī),在一定溫(wēn)度下保溫時,碳化物又會沿奧(ào)氏體(tǐ)晶界析出長大。在650℃溫度條件下,碳化物呈(chéng)麻(má)點狀在晶界及其附(fù)近區域析出。在750℃溫度條件下,碳化物析出明(míng)顯加(jiā)快,在晶界和孿晶上可以清晰地看到碳化物顆粒。而在850℃溫度(dù)條件下,短時間(jiān)內便有碳化物顆粒析出,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(tōng)過金相分析可以看到(dào),隨著試驗溫(wēn)度的升高,碳化物析出的(de)一般(bān)過程為:析出小顆粒一小(xiǎo)顆粒長大並連成鏈一碳(tàn)化物鏈長大一碳化物鏈斷開形成大顆粒。
碳(tàn)化物的析出使(shǐ)材料出現高溫脆化現象,對(duì)材料的使用性能是有害的。在不同的(de)溫度(dù)條件(jiàn)下,碳化物(wù)析出形態和析出程度有很大變化。溫度越高,保溫時間越長,碳化物析出越快,顆粒越大,高溫脆(cuì)化現(xiàn)象越(yuè)嚴重。
2.3焊縫的組織變化
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(xiù)鋼焊絲。焊縫的原始組織為奧氏體+鐵素體,鐵素體呈樹枝狀(zhuàng)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(hé)獲得的。焊縫未(wèi)經(jīng)過高溫固溶處理,所以(yǐ)得到(dào)鑄態組織(zhī),與平衡態組(zǔ)織相(xiàng)似。由於焊接時溫度較高,即相當於在高溫下(xià)加熱,所以會形成鐵素體,在650℃~85O℃下還會有盯相析(xī)出。盯相與碳化物混合在一起,需經過染色才能區別於碳化物。盯相的(de)析出導致鋼的脆(cuì)性增加,耐蝕性和抗(kàng)氧化能力下降。
焊(hàn)縫經過一段(duàn)時間保溫後,在奧氏(shì)體與鐵(tiě)素體(tǐ)交界(jiè)處開始有碳化物析(xī)出。隨著在不同溫度下保溫時間的延長,碳(tàn)化物漸漸(jiàn)聚集長大,最後碳化物(wù)呈(chéng)顆粒狀分布(bù)於晶界上。不同溫度下碳化物形態有所不同,高溫下碳化物析出較快,顆粒長大現象明顯。650℃溫度下晶界呈樹枝狀,隨(suí)保溫時間延長樹枝晶漸漸變短,碳(tàn)化物在(zài)晶界上析出(chū)長大(dà),最後形成碳化物顆粒;在750℃下,上述變(biàn)化更明顯,樹枝(zhī)晶變短、變寬(kuān),碳化物顆粒清晰可見;在850℃下碳化(huà)物析出嚴重,碳化物(wù)呈(chéng)球狀,並聚集長大。
2.412CrlMoV鋼的碳化物析出變化規律
12CrlMoV鋼(gāng)典型的組織是鐵素體+珠光體,珠光體中(zhōng)碳化(huà)物的主(zhǔ)體是層片狀,鐵素體在鋼管運行過程中(zhōng)變化不(bú)大。12CrlMoV鋼主蒸汽管運行溫度在540℃左右,運行後珠光體的變化非常明顯,其形態變化特征鮮明,即層片狀的碳化物(主要是滲(shèn)碳體)逐漸分解、聚集和球化,同時碳化物顆粒趨於增(zēng)大(dà),試驗結果(guǒ)與12CrlMoV的碳(tàn)化物標準準評級(jí)方法(五級法)是一致的。
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