12CrMoV鋼管道的蠕變疲勞失效分析◆無錫合金鋼管
發(fā)電機(jī)組的啟停、變負(fù)荷狀況要求轉(zhuǎn)子、缸體、閥門等部件材料有低的熱疲勞和蠕變疲勞敏感性。在國內(nèi)電廠應(yīng)用較廣的12CrMoV合金鋼在長期使用后老化嚴(yán)重，出現(xiàn)裂紋，以下是對該類鍋爐管失效的原因綜合分析：
宏觀檢查可斷定裂紋始于管壁里層的內(nèi)表面蒸汽側(cè)，內(nèi)層先腐蝕開裂后，外層依次腐蝕。中國熱加工網(wǎng)——鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、工業(yè)爐、檢測儀蒸汽管道內(nèi)部為高溫高壓的過熱水蒸氣，產(chǎn)生水蒸氣的水是經(jīng)過軟化并深度脫氧處理的，氧含量較低，因此管子的腐蝕應(yīng)當(dāng)是低氧壓環(huán)境下氧化和水蒸氣氧化的合成，并以水蒸氣氧化為主。研究表明，水蒸氣將顯著加速合金的高溫氧化。由于長期運(yùn)行的主蒸汽管道形成內(nèi)壁氧化皮，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為母材金屬的十幾分之一，惡化了管子的傳熱性能，因此容易導(dǎo)致超溫現(xiàn)象。材料的熱疲勞抗力主要決定于高溫時(shí)的屈服強(qiáng)度和極限塑性。同時(shí)，交變應(yīng)力的作用致使材料產(chǎn)生疲勞，加速晶間裂紋的擴(kuò)展，最終形成宏觀疲勞裂紋。中國熱加工網(wǎng)——鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、工業(yè)爐、檢測儀器 另外，在蠕變疲勞交互作用條件下，碳化物粒子粗化速率明顯高于蠕變條件下的行為，這表明，交變應(yīng)力以及機(jī)組的振動作用加速了碳化物粒子的粗化。碳化物相的晶界聚集與粗化，會導(dǎo)致蠕變孔洞形核，明顯降低基體的強(qiáng)化作用，使得斷裂強(qiáng)度降低，最終造成部件強(qiáng)度不足而出現(xiàn)失效。
降低鋼中氧和氧化物夾雜含量有利于提高12CrMoV鋼管蠕變疲勞穩(wěn)定性，提高使用壽命。稀土元素可以改善鋼的機(jī)械性能，尤其是韌性。稀土元素的添加可以降低裂紋敏感性，增加823K到890K時(shí)的延展性，因此可以考慮在鋼中添加適量稀土元素。考慮到具體生產(chǎn)與使用條件，其工藝改進(jìn)措施還有待于進(jìn)一步研究。
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