Page 86 - 理化检验-物理分册2023年第八期
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蒙殿武, 等: 超超临界机组屏式过热器爆管原因
验及显微硬度测试的分析结果一致。 时间内析出大量的σ相, 并快速长大, 由此推断爆管
表3 图5中a 、 b 、 c处的能谱分析结果 % 管段实际运行温度高于750℃ 。
分析 质量分数 爆管爆口处沿晶界粗化的σ相析出物周围形成
位置 C Si S Cr Fe Ni Mn Cu Mo 了孔洞和裂纹, 当裂纹发展到一定程度时, S30432
a 4.95 — — 36.08 55.79 3.18 — — — 钢的持久塑性和强度大幅降低, 最终在内压力的作
b 6.43 — — 38.91 51.92 2.74 — — — 用下发生爆管。
c 9.08 — 7.03 12.48 48.82 6.47 9.20 6.93 —
3 结论
3 试样断口的 SEM 形貌如图6所示, 可见断 ( 1 )屏式过热器爆口附近产生大量裂纹和孔
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口表面有一层氧化皮, 断面粗糙呈颗粒状, 断口表面
洞, 硬度偏高, 存在老化现象, 晶界析出大块或长条
未见韧窝, 可判断为脆性断裂模式。
状σ相, 越靠近爆口处, σ相越多、 越粗, 由此推断:
爆管管段在一段时间内的运行温度高于750℃ 。
( 2 )爆管环形试样整圈都存在σ相, 爆口位置σ
相尺寸明显大于对侧, 平均长度约为8 μ m , 温度越
高, 越利于σ相的析出、 粗化。
( 3 ) σ相周边存在孔洞和微裂纹, 表明该屏式过
热器过热后σ相大量析出和粗化, 导致裂纹萌生, 最
后发生爆管。
参考文献:
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图6 3 试样断口SEM 形貌
[ 1 ] 乔立捷, 徐卫仙, 白佳, 等. 超超临界锅炉 Su p er304H 过
2 综合分析 热器失效分析[ J ] . 热加工工艺, 2017 , 46 ( 2 ): 259-262.
[ 2 ] 杨平, 张健.630MW 超临界锅炉高温过热器管爆管
S30432钢正常组织为奥氏体加少量第二相, 细
原因[ J ] . 理化检验( 物理分册), 2021 , 57 ( 5 ): 66-70.
小的第二相弥散分布于晶内和晶界。 1 试样不同
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[ 3 ] 刘天佐, 郭凯旋, 武芯羽, 等. 电站 TP304H 钢末级过
位置及3 试样晶界均存在白亮色大块状或长条状
#
热器爆管原因分析[ J ] . 山东电力技术, 2020 , 47 ( 8 ):
析出物, 与正常组织相比, 有新相析出, 并且明显粗
77-80.
化。能谱分析结果显示: 白亮色析出物属于富 Fe- [ 4 ] 刘广兴, 龚巍, 刘新星. 某超超临界机组锅炉末级过热
Cr的σ相。硬度测试结果表明: σ相显微硬度远高 器钢管泄漏原因分 析 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册),
于晶内弥散析出物的硬度, 试样基体硬度也在标准 2020 , 56 ( 1 ): 38-40.
[ 5 ] 刘宝胜, 李国栋, 卫英慧. 奥氏体不锈钢中σ相析出及
上限的附近。 σ相是一种常见的具有四方晶体结构
其对性能影响的研究进展[ J ] . 钢铁研究学报, 2014 ,
类型的金属间化合物, 其析出会阻碍变形过程中位
26 ( 1 ): 1-6.
错的滑移, 使硬度增大。
[ 6 ] DUJF , LIANGJ , ZHAO H C , etal.Researchon
σ相主要沿着晶界或孪晶界析出, 三叉晶界处σ
microstructureand mechanicalp ro p ert yofS30432
相普遍粗化明显。爆口进汽侧圆环不同位置均存在
su p reheater p i p ea g edat700℃ [ J ] .SteelResearch
σ相, 爆口对侧白亮色析出相( σ相) 的平均长度约为 International , 2012 , 83 ( 11 ): 1095-1102.
4 μ m , 而爆口附近的 σ析出相发生了明显长大, 平 [ 7 ] 胡国栋, 冯锐, 李书志, 等. 奥氏体耐热不锈钢中析出
均长度约为8 μ m , 表明温度越高, 越利于σ相的析 相研究进展[ J ] . 热加工工艺, 2022 , 51 ( 18 ): 6-11 , 17.
出。在700℃ , 时效3000h时, S30432钢中没有发 [ 8 ] ISEDAA , OKADA H , SEMBA H , etal.Lon gterm
cree pp ro p ertiesandmicrostructureofSUPER304H ,
现σ相; 在650℃ 、 170MPa时, 10712h后断裂的
TP347HFGandHR3CforA-USCboilers [ J ] .Ener gy
试样中也没有发现 σ 相; 在 700 ℃ 、 120 MPa 时,
Materials , 2007 , 2 ( 4 ): 199-206.
6234h后试样中的 σ 相数量多于 4362h 后试 [ 9 ] 唐波, 朱丽慧, 王起江.S30432 钢 700 ℃ 持久 σ相的
样 [ 6-8 ] , 也进一步说明 σ相的析出熟化与温度、 时间 析出及其对性能的影响[ J ] . 动力工程学报, 2014 , 34
[ 9 ]
相关, 最快析出温度为750~870 ℃ , 试样在一段 ( 10 ): 827-832.
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