Page 13 - 理化检验-物理分册2025年第三期

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试验与研究 DOI:10.11973/lhjy-wl240251

高温服役 HR3C 耐热钢的显微组织变化

王 闯，杨 超，石仁强
（江苏方天电力技术有限公司，南京 211100）

摘 要：针对火电机组用HR3C耐热钢在高温服役过程中显微组织变化的问题，对同一机组同时
投运及同批次未经投运使用的高温过热器HR3C耐热钢管进行金相检验、扫描电镜和能谱分析、力
学性能测试，初步建立了晶界宽度和晶内第二相的析出、分布情况与力学性能的关系。根据研究结
果，将HR3C耐热钢管的老化程度分为未老化 （初始态）、轻度老化、中度老化和重度老化4种状态，
结果可为HR3C耐热钢组织老化程度的评判分级提供参考。
关键词： HR3C耐热钢；高温过热器；显微组织；老化；力学性能；晶界
中图分类号：TB31；TG115.2 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2025)03-0001-06
Microstructure variation of HR3C heat-resistant steel in high temperature service

WANG Chuang, YANG Chao, SHI Renqiang
(Jiangsu Frontier Electric Technology Co., Ltd., Nanjing 211100, China)

Abstract: In order to solve the problem of microstructure change of HR3C heat-resistant steel used in thermal
power units during high temperature service, metallographic examination, scanning electron microscopy, energy
spectrum analysis and mechanical properties test were carried out on HR3C heat-resistant steel tubes of high temperature
superheater which were put into operation at the same time and not put into operation in the same batch. The relationship
between grain boundary width, precipitation and distribution of intragranular second phase and mechanical properties
was preliminarily established. According to the research results, the aging degree of HR3C heat-resistant steel pipe was
divided into four states: aging (initial state), mild aging, moderate aging and severe aging. The results could provide
reference for the evaluation and classification of the aging degree of HR3C heat-resistant steel structure.
Keywords: HR3C heat-resistant steel; high temperature superheater; microstructure; aging; mechanical
property; grain boundary

HR3C奥氏体耐热钢具有优异的抗高温蠕变性、 中组织的进一步演变，材料会出现晶界脆化倾向 [4-6] 。
抗高温氧化性和抗烟气腐蚀性，被广泛应用于火电 已有研究 [7-10] 表明，奥氏体耐热钢的蠕变破坏源于晶
机组的过热器和再热器中，由于其合金元素含量高 界,因此研究晶界的演变过程对分析HR3C钢的使
于传统的18Cr-8Ni系列不锈钢，故高温服役过程中 用性能尤其重要。
该钢组织的演变也有明显不同。 此外，也有学者研究了不同服役时间和温度下
目前已有不少国内外学者对HR3C耐热钢高温 HR3C钢的显微组织、力学性能的变化 [11] ，但少有对
服役后的显微组织演变进行了研究，得到HR3C耐 显微组织的定量分析，以及显微组织与力学性能对

热钢管内的第二相主要是M 23 C 6 、NbCrN和Nb(C,N) 应关系的研究，且少有相关标准、文章对HR3C钢组
相 3 种，以及少量的MX相、 σ 相和M 6 C相 [1-3] ，而 织的老化程度进行评判分级。
HR3C钢是通过弥散析出的第二相产生沉淀强化，从 笔者主要对某机组同批次的HR3C高温过热器
而获得了优异的高温力学性能，但随着高温服役过程 钢管的显微组织和力学性能进行研究，初步建立起

该钢显微组织和力学性能的关系，并讨论不同老化
收稿日期：2024-08-31
程度时其显微组织和力学性能特征，结果可为HR3C
作者简介：王 闯（1995- ），男，硕士，工程师，主要从事电力行
钢的实际应用提供借鉴。
业金属检验及失效分析相关工作，753000600@qq.com
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