Page 44 - 理化检验-物理分册2022年第六期

封小亮, 等: 基于矫顽力的 T91 钢老化评价方法

表 1 钢管不同老化级别部位的矫顽力、 维氏硬度的检测结果 DL / T438 — 2016 规 定, 在 电 厂 过 热 器 和 再 热

-1 器管检验监督的过程中, 当材料为 T91 的钢管组织
检测位置 老化级别 / 级 矫顽力 /( A · m ) 维氏硬度 / HV
# 老化级别为 5 级时, 应割管进行材料评定和寿命评
1 2.5 7.6 7.5 7.3 220 226 226
# 估工作。钢管老化级别与矫顽力的关系如图 4 所
2 3.0 8.8 8.8 8.6 215 205 211
# 之间的函数关
3 3.5 9.2 9.3 9.3 195 199 204 示, 老化级别 A 与矫顽力测量值 H c
# 系如式( 1 ) 所示。
4 4.0 9.7 9.7 9.4 180 187 190
# ( 1 )
5 4.5 10.4 10.3 10.7 179 176 171 A = 0.67 H c-2.53
# 由于钢管老化级别与服役时间的关系未知, 且
6 5.0 11.7 11.6 11.7 171 174 172
高铬马氏体耐热钢的高温加速老化试验复杂( 通常
2 分析与讨论 包括高温加速组织老化与较低温下 Laves 相的析

随着钢管试样组织老化程度的加剧, 硬度呈现 出), 因而较难用单一工况下的服役时间表达其老化
为单调递减的趋势( 见图 3 )。由于钢管材料长期在 级别变化情况。结合钢管定期检验周期间隔时长
高温条件下运行, 碳化物沉淀相会逐渐析出、 聚集和 Δ T 、 矫顽力变化量 ΔH c 及钢管的累积运行时间 T ,
并根据矫顽力与老化级数关系系数 0.67 , 可推导出
粗化, 固溶体中合金元素的脱溶和贫化现象越严重,
基体固溶度越弱, 材料硬度越低 [ 7-8 ] ; 当钢管老化程 钢管距离严重老化( 5 级) 的动态剩余时间 T R 的函
数关系, 如式( 2 ) 所示。
度接近 4.0 级 时, 硬 度 已 不 满 足 DL / T438 — 2016
附录 C 中的要求。 ΔT ( 2 )
T R = 7.5 -T
ΔH c

图 3 钢管老化级别与矫顽力、 维氏硬度之间的变化关系
随着钢管试样老化级别的增加, 矫顽力逐渐递 图 4 钢管老化级别与矫顽力的关系
增( 见图 3 )。当磁畴壁移动受到阻力或畴壁内磁矩
改变受到阻力时, 矫顽力都将受到影响 [ 9 ] , 随着 T91 3 结语
钢的不断老化, 在老化过程中: ① 晶粒内溶质元素 材料在老化过程中, 硬度与矫顽力表现为单调递

逐渐析出, 并向晶界聚集, 其晶格格点被杂质、 空穴、 减或递增的变化关系。通过定期检验钢管矫顽力的
异类原子( 置换式或间歇式) 所占领或同类原子的排 变化情况, 工作人员可动态评估钢管在当前服役工况
布不同都可被看成点缺陷, 由于点缺陷的数量多, 且 下的持久寿命衰减情况, 了解材料严重老化的剩余时
分布相对均匀, 其对畴壁的相互作用力将被抵消, 对
间, 防止因材料老化失效导致的事故发生, 该检测方

于畴壁移动的钉扎作用不明显; ② 碳化物粗化并与 法方便快捷, 具有较大的研究价值与应用空间。
铁、 铬、 钼、 钒等元素形成碳化物, 在高温环境下, 晶
界、 亚晶界以及板条界上形成细小 Laves相, 晶界碳 参考文献:
化物空间为一种面缺陷, 会形成较大作用范围的钉 [ 1 ] 束国刚, 刘江南, 石崇哲, 等 . 超临界锅炉用 T / P91 钢
扎中心, Laves相对晶界的钉扎都将约束畴壁的自 的组织性能与工程应用[ M ] . 西安: 陕西科学技术出
由移动, 最终使得材料矫顽力测量值逐渐增加 [ 9-11 ] 。 版社, 2006.
结合维氏硬度与矫顽力的拟合曲线可知, 当钢管试 [ 2 ] 赵彦芬, 张路, 赵林凤, 等 . 国产 T91 钢在高温受热面
样硬度下降至标准下限值 185 HV 时, 其对应的矫 中的应用评价[ J ] . 中国电力, 2009 , 42 ( 10 ): 5-11.

顽力为 9.6A / cm 。 ( 下转第 49 页)
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