Page 26 - 理化检验-物理分册2023年第一期

陈兴阳, 等: 长期高温服役电站主蒸汽管道的剩余寿命评估

557.75℃ , 设 计 压 力 为 11.5 MPa , 服 役 温 度 为 焊缝区域的显微组织。在管道母材的纵向取样, 用

540℃ , 服役压力为 10.5 MPa , 累计运行 18a 。对 Instron8801 型万能疲劳试验机对试样进行室温

割管材料进行取样, 并分别进行金相检验、 力学性能 ( 20.1℃ ) 和高温( 540℃ ) 拉伸试验, 每组试验取2个

测试和高温蠕变持久试验。 试样。在管道母材的纵向取样, 用高温蠕变持久试验
分别在蒸汽管道母材、 焊缝附近位置取金相检验 机测试试样的高温蠕变持久强度, 测试应力为120~

试样, 取样位置如图1所示。对所取试样进行打磨、 220MPa , 测试温度为520~580℃ , 温度间隔为20℃ 。
抛光后, 用4% ( 体积分数) 硝酸乙醇熔液进行腐蚀,
2 试验结果与分析
利 用光学显微镜分别观察管道外壁、 中间层、 内壁、
2.1 金相检验
主蒸汽管道的显微组织形貌如图2所示, 根据
DLT773 — 2016 《 火电厂用12Cr1MoV 钢球化评级

标准》 和 GB / T6394 — 2017 《 金属平均晶粒度测定

方法》, 对主蒸汽管道的珠光体球化等级和晶粒度进
行评级。发现该蒸汽管道已经严重球化, 球化等级
为5级, 晶粒度等级为6.5级, 显微组织为铁素体+
球化体; 该蒸汽管道内壁、 中间层、 外壁组织的球化
图1 金相检验试样取样位置示意
程度、 晶粒度等级均一致。

图2 主蒸汽管道的显微组织形貌
2.2 拉伸试验 强度为 265~280 MPa , 断后伸长率为 28.5% ~

室温拉伸试验结果如表1所示, 可知在室温环 37.0% , 满足 GB / T5310 — 2017的规定, 但屈服强
境下, 该管道母材的屈服强度为266~348MPa , 抗 度较低且接近标准规定下限, 说明球化对材料的

拉强度为476~563 MPa , 断后伸长率为 31.5%~ 高温力学性能有较大影响, 原因是球化珠光体导

32.5% , 满足 GB / T5310 — 2017 《 高压锅炉用无缝 致材料的屈服强度降低, 在热力学驱动力的作用
钢管》 的规定, 但屈服强度较低且接近标准规定下 下, 球化珠光体的片层间距增大, 晶粒尺寸变大,
限, 说 明 球 化 对 材 料 的 室 温 力 学 性 能 有 较 大 晶界总长度减小, 晶界强化作用减弱; 碳化物的析
影响 [ 9-11 ] 。 出导致固溶强化效果减弱, 不断聚集长大的碳化
高温拉伸试验结果如表 2 所示, 可知在高温 物引起局部应力集中, 最终导致材料的高温抗拉

环境下, 管道的屈服强度为 196~201 MPa , 抗拉 强度、 屈服强度降低 [ 11-13 ] 。
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