發(fā)布時(shí)間：2017-07-17 12:29

  本文關(guān)鍵詞：高壓鍋爐用鋼氧化特性及臨界失效狀態(tài)研究

  更多相關(guān)文章： 氧化膜 氧化 脫落 聲發(fā)射特征 臨界開裂應(yīng)變

【摘要】：高壓鍋爐管長期服役于高溫高壓環(huán)境中。鍋爐管內(nèi)壁氧化膜即蒸汽側(cè)氧化膜的脫落會(huì)造成重大運(yùn)行安全問題。本文以鐵素體耐熱鋼T22、T23、T91為研究對(duì)象,分析鍋爐鋼蒸汽側(cè)氧化膜的形貌結(jié)構(gòu),探究氧化、脫落機(jī)制,以及氧化膜開裂、脫落的臨界狀態(tài)。采用金相顯微鏡、掃描電鏡、XRD等儀器對(duì)氧化膜的形貌結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)：鐵素體耐熱鋼氧化膜為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。T22氧化膜外層為Fe3O4,內(nèi)層為FeCr2O4; T23氧化膜外層為Fe203、Fe3O4,內(nèi)層為FeCr2O4; T91氧化膜外層為Fe2O3、Fe3O4,內(nèi)層為FeCr2O4,最內(nèi)層為Cr203。其中,T91鋼中Cr含量較高,首先在晶界、馬氏體板條界形成Cr203顆粒,同時(shí)在金屬表面生成Fe304顆粒,近表面生成FeCr2O4顆粒,隨后這些氧化物顆粒連接成層,最后在氧化膜表面生成Fe203。對(duì)于T22、T23,由于Cr含量不足以生成Cr203,所以先生成FeCr2O4和Fe304顆粒,隨后氧化物顆粒連結(jié)成層。在高溫區(qū)工作的T23,其氧化膜外層還生成Fe2O3。聲發(fā)射系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測,結(jié)合顯微形貌分析發(fā)現(xiàn)：在實(shí)際工況長期工作后的T22鋼,其蒸汽側(cè)氧化膜在拉伸變形過程中的變化規(guī)律,隨著應(yīng)變量的增大,可以分為四個(gè)階段：(一)基體變形階段;(二)氧化膜橫向開裂階段;(三)氧化膜縱向開裂階段；(四)氧化膜脫落階段。聲信號(hào)特征頻譜分析結(jié)果顯示：基體變形、氧化膜開裂和氧化膜脫落聲信號(hào)的特征頻率分別為100-170 kHz、175-250 kHz和280-390 kHz。測得厚度為42μm的T22氧化膜的臨界開裂應(yīng)變?yōu)?.221%。經(jīng)過長時(shí)間高溫服役,T23、T91氧化膜中存在大量孔洞,增大氧化膜開裂、脫落傾向�？锥粗饕性谕庋趸瘜觾�(nèi)部以及內(nèi)外層界面上�？锥吹男纬膳c兩方面因素有關(guān),一方面是保護(hù)性氧化物阻礙Fe向外擴(kuò)散,其外側(cè)Fe的擴(kuò)散形成了空位,空位聚集坍塌形成了孔洞,另一方面是揮發(fā)性氣體的生成、聚集形成孔洞。對(duì)于開裂或者脫黏的氧化膜仍然可以愈合,重新生成完整的氧化膜。氧化膜的具體形貌如孔洞、界面等缺陷嚴(yán)重影響氧化膜的脫落機(jī)制。T22、T23雙層結(jié)構(gòu)氧化膜為整層脫落,T23多層結(jié)構(gòu)氧化膜更易沿愈合界面脫落,T91為外層脫落。
【關(guān)鍵詞】：氧化膜 氧化 脫落 聲發(fā)射特征 臨界開裂應(yīng)變
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG142.1;TM621.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-24
• 1.1 高壓鍋爐用鋼服役環(huán)境及發(fā)展史9-15
• 1.1.1 高壓鍋爐用鋼的服役環(huán)境9-10
• 1.1.2 高壓鍋爐用材料種類及發(fā)展簡介10-15
• 1.2 高壓鍋爐用鋼氧化膜國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.1 氧化膜的形貌結(jié)構(gòu)15-19
• 1.2.2 高壓鍋爐用鋼氧化機(jī)制19-20
• 1.2.3 氧化膜的脫落機(jī)制20-22
• 1.3 本課題研究意義及內(nèi)容22-24
• 1.3.1 研究意義22-23
• 1.3.2 研究內(nèi)容23-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及方法24-30
• 2.1 研究路線24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料24-25
• 2.3 試驗(yàn)方法25-30
• 2.3.1 氧化膜形貌結(jié)構(gòu)分析25-26
• 2.3.2 拉伸試驗(yàn)26-27
• 2.3.3 聲發(fā)射監(jiān)測27-28
• 2.3.4 應(yīng)變測量28-29
• 2.3.5 殘余應(yīng)變測量29-30
• 第三章 鍋爐鋼氧化膜形貌結(jié)構(gòu)特征30-38
• 3.1 氧化膜形貌30-33
• 3.1.1 氧化膜表面形貌30-31
• 3.1.2 氧化膜截面形貌31-33
• 3.2 氧化膜的物相組成33-35
• 3.3 氧化膜的元素分布35-37
• 3.4 小結(jié)37-38
• 第四章 鍋爐鋼氧化膜臨界狀態(tài)研究38-47
• 4.1 氧化膜聲發(fā)射特征38-44
• 4.2 氧化膜臨界開裂應(yīng)變44-46
• 4.3 小結(jié)46-47
• 第五章 氧化機(jī)制及脫落機(jī)制47-68
• 5.1 氧化機(jī)制47-61
• 5.1.1 氧化膜生長過程47-49
• 5.1.2 孔洞形成機(jī)制49-53
• 5.1.3 氧化膜的自愈合功能53-61
• 5.2 脫落機(jī)制61-66
• 5.3 小結(jié)66-68
• 第六章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 致謝76

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李惠萍;高強(qiáng)度鐵素體耐熱鋼[J];中國鉬業(yè);2002年05期

2 ;高強(qiáng)度鐵素體耐熱鋼[J];南方鋼鐵;1996年04期

3 李玲玲;;高強(qiáng)度鐵素體耐熱鋼[J];中國鎢業(yè);1996年08期

4 吳江楓;陳志強(qiáng);朱長春;;409L鐵素體耐熱鋼的制備和研究[J];上海鋼研;2005年03期

5 張菽浪;;撫順特鋼鐵素體耐熱鋼技術(shù)攻關(guān)取得突破[J];特鋼技術(shù);2006年01期

6 閆超鵬;孫鋒;單愛黨;吳建生;;超超臨界火電機(jī)組用鐵素體耐熱鋼的研究現(xiàn)狀[J];機(jī)械工程材料;2008年12期

7 楊永強(qiáng);;火力發(fā)電廠用新型鐵素體耐熱鋼焊接及熱處理工藝控制要點(diǎn)[J];焊接技術(shù);2010年10期

8 顧家j ,姚維廉;國外鍋爐用鐵素體耐熱鋼的研究和發(fā)展[J];機(jī)械工程材料;1978年06期

9 宋余九;;鐵素體耐熱鋼組織與室溫性能[J];冶金分析與測試(冶金物理測試分冊(cè));1984年06期

10 叢紅梅,崔慶禮,徐建松,秦緒波;新型鐵素體耐熱鋼抗氧化性研究[J];山東冶金;1998年04期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 吳江楓;江運(yùn)宏;;409L鐵素體耐熱鋼的制備和研究[A];2007中國鋼鐵年會(huì)論文集[C];2007年

2 胡明濤;;淺談火電站新型鐵素體耐熱鋼的焊接工藝[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

3 趙鵬;軒福貞;;高Cr鐵素體耐熱鋼高溫組織穩(wěn)定性及對(duì)棘輪損傷行為的影響[A];2011中國材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 田忠財(cái);撫順特鋼鐵素體耐熱鋼技術(shù)攻關(guān)取得突破[N];中國冶金報(bào);2006年

2 廖建國;日本超超臨界壓力發(fā)電用高Cr鐵素體耐熱鋼的開發(fā)及現(xiàn)狀[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉晨曦;新型高Cr鐵素體耐熱鋼的相變行為研究[D];天津大學(xué);2012年

2 寧保群;T91鐵素體耐熱鋼相變過程及強(qiáng)化工藝[D];天津大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張文學(xué);新型高Cr鐵素體耐熱鋼的相變研究[D];山東理工大學(xué);2015年

2 王新猛;高壓鍋爐用鋼氧化特性及臨界失效狀態(tài)研究[D];東南大學(xué);2015年

3 殷紅旗;變形和冷卻速度對(duì)T91耐熱鋼組織形成的影響[D];天津大學(xué);2007年

4 龐飛飛;T/P92新型鐵素體耐熱鋼腐蝕行為研究[D];長沙理工大學(xué);2013年

5 劉志良;高鉻鐵素體耐熱鋼熱穩(wěn)定性研究[D];山東理工大學(xué);2010年

6 鮑春;新型高Cr鐵素體耐熱鋼組織及相變過程的研究[D];天津大學(xué);2010年

7 劉家泳;10Cr-W型鐵素體耐熱鋼成分、組織及相變行為[D];天津大學(xué);2012年

8 胡方劍;X12CrMoWVNbN鐵素體耐熱鋼熱加工過程中組織演變的研究[D];上海交通大學(xué);2012年

9 徐丹;新型高Cr鐵素體耐熱鋼焊接熱影響區(qū)的物理模擬研究[D];天津大學(xué);2012年

10 王欽;新型高Cr鐵素體耐熱鋼熱變形行為研究[D];天津大學(xué);2012年

，

本文編號(hào)：553616