發(fā)布時(shí)間：2020-09-25 06:58

　　 T91(9Cr-1Mo-V-Nb-N)鐵素體耐熱鋼作為一種成熟鋼種已有十余年的生產(chǎn)和使用歷史。因缺乏對(duì)其組織形成過(guò)程的基本認(rèn)識(shí),目前我國(guó)超臨界機(jī)組的關(guān)鍵部件(如高壓鍋爐管等)仍然依賴進(jìn)口。為獲取該鋼組織形成過(guò)程的基本規(guī)律,本文通過(guò)對(duì)完全奧氏體化后的T91鐵素體耐熱鋼在冷卻過(guò)程中的相變規(guī)律的研究,得出了冷卻速度、奧氏體區(qū)微小應(yīng)力和非再結(jié)晶區(qū)大變形對(duì)相變過(guò)程的影響。在實(shí)驗(yàn)研究與理論分析的基礎(chǔ)上,得到了下面結(jié)論: T91鐵素體耐熱鋼完全奧氏體化后,分別降溫到650℃時(shí)加載200MPa應(yīng)力和750℃時(shí)加載200MPa應(yīng)力,隨后冷卻到室溫,在外加應(yīng)力相同的情況下,隨著變形溫度的下降,T91鐵素體耐熱鋼由奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始轉(zhuǎn)變溫度上升,產(chǎn)物組織細(xì)化;T91鐵素體耐熱鋼完全奧氏體化后,降溫到750℃時(shí)分別加載100MPa、150MPa和200MPa的應(yīng)力,隨后冷卻到室溫,在相同溫度下,隨著外加微小應(yīng)力的增大,轉(zhuǎn)變生成的馬氏體板條位向逐漸混亂,晶粒呈細(xì)化趨勢(shì),晶界形態(tài)不規(guī)則。 試樣先加熱至奧氏體區(qū),然后冷卻到750℃,分別以50%、60%和70%對(duì)試樣進(jìn)行形變處理,再冷卻到室溫,隨著壓縮量的增加,T91鐵素體耐熱鋼的組織逐漸變細(xì);試樣先加熱至奧氏體區(qū),然后分別冷卻到650℃和750℃變形60%,再冷卻到室溫,T91鐵素體耐熱鋼變形溫度高的組織比變形溫度低的組織更加細(xì)小。 試樣完全奧氏體后,分別以10、30、50、100和200℃/min的速度冷卻到室溫,不同的冷卻速度影響了T91鐵素體耐熱鋼的相變開始點(diǎn),冷卻速度慢的相變點(diǎn)比較高;不同冷卻速度下生成的組織差別較大,在以10℃/min和30℃/min速度冷卻下的組織為較多的塊狀鐵素體和板條馬氏體,在以50℃/min和100℃/min速度冷卻下的組織為板條馬氏體,在以200℃/min速度冷卻下的組織中除了含有板條馬氏體以外,還出現(xiàn)了片狀馬氏體。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：TG142.73
【部分圖文】：

圖 1－1 鍋爐厚截面部件和蒸汽管用鐵素體鋼 10萬(wàn)小時(shí)蠕變斷裂強(qiáng)度[50]Figure 1-1 Rupture strength of transection assembly in boiler and ferrite steel for steam pipe aftehaving been used for 100 thousand hours[50]超超臨界電站的末級(jí)過(guò)熱器管在內(nèi)承受最為惡劣的使用工況，因此要求很高的蠕變斷裂強(qiáng)度和良好的抗腐蝕性。過(guò)熱器設(shè)計(jì)溫度一般比額定蒸汽溫度高30℃，因此當(dāng)今的超超臨界電站過(guò)熱器使用奧氏體鋼[50]。丹麥的超超臨界電站 Skarbak 和 Nordjyland 過(guò)熱器使用日本研發(fā)的細(xì)晶奧氏體鋼 TP347Hfg（18％Cr-10％Ni），該鋼的最高使用溫度為 620℃。日本還研發(fā)了使用溫度為 650℃的過(guò)熱器管鋼 Super304H（18％Cr-9％Ni-Cu）、NF7020％Cr-25％Ni）和 HR3C（25％Cr-20％Ni），Super304H是 TP304H中添加 0％Nb 以進(jìn)一步提高蠕變斷裂強(qiáng)度的改進(jìn)型，HR3C 則具有良好的抗硫蝕能力。這些鋼在不同溫度時(shí)的 10萬(wàn)小時(shí)蠕變斷裂強(qiáng)度見(jiàn)圖 1－2。水冷壁管要求一定的蠕變強(qiáng)度和抗腐蝕性，還要求管材焊接后無(wú)需熱處理

第一章 文獻(xiàn)綜述高水冷壁管出口蒸汽溫度，日本研發(fā)出了HCM2S（2.25Cr-W）和HCM12（12％Cr-Mo-W）鋼，德國(guó)Mannesmann鋼管公司研發(fā)出了 7CrMoVTiB（2.25Cr-Mo）鋼，三個(gè)鋼的水冷壁管出口蒸汽溫度均可達(dá) 475℃～500℃[50]。圖 1－3 是這些鋼在不同溫度時(shí)的 10萬(wàn)小時(shí)蠕變斷裂強(qiáng)度。

圖 1－3 鍋爐水冷壁管用鐵素體鋼的 10 萬(wàn)小時(shí)蠕變斷裂強(qiáng)度[50]Figure 1-3 Rupture strength of ferrite steel for water-cooled pipe in boiler after having been usefor 100 thousand hours[50]1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀上世紀(jì)六十年代以前，我國(guó)火電站用熱強(qiáng)鋼模仿前蘇聯(lián)系列，金屬壁溫超過(guò) 580℃的鍋爐管，均用奧氏體鋼。上世紀(jì)六十年代，我國(guó)研制成功低碳、低合金貝氏體熱強(qiáng)鋼 12Cr2MoWVTiB（102 鋼），系以 W、Mo 復(fù)合固溶強(qiáng)化和V、Ti 復(fù)合彌散強(qiáng)化及微量 B 界面強(qiáng)化，因而具有較好的綜合力學(xué)性能和工藝性，主要用于 600℃以下的過(guò)熱器管與再熱器管，以替代奧氏體鋼而獲得廣泛應(yīng)用。但該鋼的熱強(qiáng)性與抗氧化性匹配不好，常發(fā)生爆管事故。隨著蒸汽參數(shù)和廠效率的不斷提高，尋求更好的熱強(qiáng)鋼勢(shì)在必行。自 1987 年開始，我國(guó)福州電廠引進(jìn)的 50MW鍋爐采用了φ58.6×6.4mm的T91 鐵素體耐熱鋼管為三級(jí)過(guò)熱器以及用了φ54×9.9mm和φ54×6.7mm的T91 鐵素

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