Page 48 - 理化检验-物理分册2025年第一期

赵 立，等：在役电站主汽阀螺柱硬度抽检不合格原因

内强化M 23 C 6 和晶间强化Nb(C，N)、M 3 B 2 方法的结
果正好相反。M 23 C 6 碳化物的粗化可造成固溶元素
的贫化，Fe元素和B元素向晶内迁移，说明晶界强
化被明显削弱，Cr元素向晶界迁移，但沉淀强化并
不明显，导致材料的抗拉强度降低，硬度下降。

3 结语及建议
图 9 Cr 元素分布图 （1）螺柱硬度、室温抗拉强度均低于标准值，高
温持久性能试验时螺柱的断裂时间小于100 h。其室
温屈服强度接近于标准值下限，化学成分、断面收缩
率、断后伸长率和冲击性能均符合标准要求。该螺
柱晶间已有明显的碳化物形成，但尚未形成明显的
黑色网状晶界，说明该螺柱已经出现组织老化、碳化
物析出的问题，在后续使用中应加强监控。
（2）按标准DL/T 439—2018 要求，建议对硬度
图 10 B 元素分布图 超标或显微组织有明显黑色网状奥氏体晶界的螺柱
高于中间段，温度较高导致硬度偏低，也有可能是螺 进行更换，更换下的螺柱可进行恢复热处理，但需要
柱出厂时就存在硬度差。 硬度和金相检验 [5-6] 结果合格后方可继续使用。
螺柱化学成分分析结果符合DL/T 439—2018 （3）硬度测试结果间接反映了螺柱的室温抗拉
要求，说明化学成分正常。 强度低于标准值，高温持久性能低于设计值，导致在
螺柱显微组织为回火马氏体，且存在碳化物粗化、 高温、高应力作用下，材料出现塑性变形后伸长量超
马氏体板条位向分散等老化特征。耐热钢长期在高温、 标而螺柱预紧力下降的问题，并发生蒸汽泄漏。建
高应力条件下服役，出现了材料的劣化，也是一种正 议加强螺柱蠕变量监测，采用游标卡尺相隔90°在定
常的组织变化过程。螺柱的室温冲击性能符合DL/T 点位置测量直径两次，取直径的平均值，算出螺柱周
439—2018的要求， 表明螺柱材料未出现室温脆化。 长，将该值与螺柱安装前的周长（也可用设计值）进
螺柱的抗拉强度低于DL 439—2018要求的下限 行对比，当螺柱变形量达到1%时应报废。

值，屈服强度、断面收缩率和断后伸长率符合DL/T
参考文献：
439—2018的要求，表明螺柱的抗拉强度出现下降，
这和硬度降低吻合。 [1] 刘新权，杨钢，吴兴惠，等．620 ℃长期时效对新型铁素
在 600 ℃，245 MPa的短时高温持久性能测试 体耐热钢1Cr11Co3W3MoVNbNB组织和力学性能的
时，材料断裂时间仅有 26.12 h，试验时间不大于 影响[J]．特殊钢，2010，31(5)：67-70．
[2] 刘新权，杨钢，杨沐鑫．1Cr11Co3W3MoVNbNB铁素
100 h，表明该螺柱的高温持久性能已不满足设计要
体叶片钢620 ℃时效M 23 C 6 和MX第二相的析出行为[J]
求，如果长期使用，将存在提前断裂的风险。
．钢铁研究学报，2012，24(5)：53-57．
有关文献 表明：1Cr11Co3W3NiMoVNbNB钢 [3] 李延龙．汽轮机中压隔板套螺栓失效分析[J]．科学技
[1]
在620 ℃温度下时效为2 000 h，常温和高温下材料 术创新，2020(36)：81-83．
的强度、塑性、韧性变化较小，力学性能较稳定。在 [4] XIAO H B，CHEN Y Z，LIU M J，et al．Influence
620 ℃温度下的时效过程中，晶内和晶界上弥散的碳 of laser additive manufacturing and laser polishing on
化物不断增加，时效初期析出较快，而后缓慢析出， microstructures and mechanical properties of high-
strength maraging steel metal materials[J]．Applied
且晶内和晶界的碳化物尺寸和数量变化较小，但整
Sciences，2022，12(20)：10340．
个时效过程中，晶内和晶界都有第二相析出，其中晶
[5] 张志达，张炜，许龙发．汽轮机用 20Cr1Mo1VNbTiB
内主要析出物为Nb(C，N)和M 3 B 2 ，晶界上主要析出
钢高温双头螺柱断裂原因[J]．理化检验(物理分册)，
物为M 23 C 6 (M以Cr元素为主) [2-4] 。 2023，59(7)：39-42．
由扫描电镜分析结果可知，Fe元素和B元素向 [6] 石顺梅．高压主汽阀双头螺柱断裂原因[J]．理化检验
晶内迁移，Cr元素向晶界迁移，这与该材料采用晶 (物理分册)，2023，59(3)：34-37．
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