Page 14 - 理化检验-物理分册2025年第三期

王 闯，等：高温服役HR3C耐热钢的显微组织变化

1 试验材料及试验方法 对试样进行腐蚀。

某已运行超过12万h超超临界锅炉的过热蒸汽 图1为6根试样的显微组织形貌。由图1可知：
出口温度为605 ℃， 蒸汽压力为26.15 MPa，在高温 1号试样为未经投运使用的新管，孪晶界比晶界更加
过热器同一管屏上取样，编号分别为2~6号， 根据烟 清晰，视野内不规则分布着少量第二相；2号和3号
气走向及管内介质流向，2~6号试样的实际服役温 试样显微组织接近，晶界清晰呈粗线状，孪晶界不
度依次升高。另取1根同批次但未经投运使用的新 再清晰可见，其中3号试样比2号试样晶内弥散分布
管，编号为1号试样， 对6根试样进行金相检验、力学 着更多细小的第二相；4号试样晶界第二相粗化、合
性能测试、扫描电镜（SEM）及能谱分析，测试分析 并，使得晶界呈条状，晶内有较多的颗粒状和针状
不同服役条件下6根试样的显微组织和性能。 第二相；5号和6号试样比4号试样的晶界粗化更为
由于受热面管存在迎烟侧与背烟侧，不同位置 严重，晶内第二相数量、尺寸增大得更为明显，基体
的显微组织有较大差异，故在管子的同侧截取金相 内密集分布着颗粒状和针状的第二相，晶界部分第
试样与力学性能试样，从而保证材料的显微组织与
二相在制样过程中脱落，形成黑色的坑洞，其中6号
力学性能一一对应。
试样晶内遍布着颗粒状和针状第二相，使得晶界不
2 试验结果及分析 再清晰可见。参考DL/T 1422—2015 《18Cr-8Ni系
2.1 金相检验 列奥氏体不锈钢锅炉管显微组织老化评级标准》中
使用线切割机在所选取试样上截取横截面金相 18Cr-8Ni系列不锈钢组织老化特征，得到1~6号试
试样，试样经镶嵌、打磨、机械抛光后，再使用王水 样的显微组织老化程度依次加重。

图 1 HR3C 钢试样的显微组织形貌
2.2 室温力学性能测试 试样的抗拉强度和断后伸长率则因实际服役环境而
对选取的6根试样进行室温力学性能测试，其抗 存在较大区别，其中6号试样的抗拉强度和断后伸长
拉强度及断后伸长率如图2所示。由图2可知：6根 率最低，分别为558 MPa和2.5%。根据ASME SA-
试样的抗拉强度、断后伸长率均与组织的老化程度 213/SA-213M 《锅炉、过热器和换热器用铁素体和
呈负相关，即组织的老化程度越高，抗拉强度和断后 奥氏体合金钢无缝钢管规范》及GB/T 5310—2023
伸长率越低。 《高压锅炉用无缝钢管》的要求，材料为HR3C钢的
1号试样的抗拉强度为878 MPa，断后伸长率为 高压锅炉用无缝钢管抗拉强度应不低于655 MPa，

44%，均为6根试样的最高值。服役时间超过12万h 断后伸长率应不低于30%，故5号和6号试样的抗拉
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