高溫服役條件下P92超超臨界鍋爐鋼組織與力學(xué)性能研究.pdf

1、本文對(duì)超超臨界鍋爐集箱和主蒸汽管道用新型鐵素體耐熱鋼 P92的供貨態(tài)及高溫服役條件下的組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。采用OM、SEM、TEM、XRD、EDS分別對(duì) P92鋼微觀組織結(jié)構(gòu)、析出相結(jié)構(gòu)和微區(qū)成分進(jìn)行表征；利用拉伸、沖擊和硬度試驗(yàn)等對(duì)供貨態(tài)和高溫保持后 P92鋼的力學(xué)性能進(jìn)行了測試。
　　供貨態(tài) P92鋼 TEM觀察表明其微觀組織為板條馬氏體，彌散析出的碳化物（M23C6，MX）和少量的δ-鐵素體。不同溫度拉伸試驗(yàn)表明，

2、其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均隨溫度升高而降低，但延伸率隨之提高；室溫抗拉強(qiáng)度為697.5MPa，屈服強(qiáng)度為560MPa，均高于P91鋼。不同溫度沖擊試驗(yàn)表明，其沖擊韌性隨溫度降低而下降，但-50℃的沖擊功仍高于電力行業(yè)室溫下的最低標(biāo)準(zhǔn)值24J。P92鋼0℃沖擊斷口形貌觀察表明，在低溫下沖擊斷口為韌脆混合破斷。
　　P92鋼在650℃保持不同時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果表明：沖擊韌性在保持2000h時(shí)迅速降低，發(fā)生室溫脆化，進(jìn)一步延長保持時(shí)間，脆化趨勢(shì)

3、變緩；保持104h對(duì)應(yīng)的室溫和0℃沖擊吸收功分別降至23J和19.5J；高溫保持過程中P92的強(qiáng)度、塑性和硬度降低幅度不大，保持104h時(shí)，其室溫抗拉強(qiáng)度由697.5MPa降至662.5MPa，斷面收縮率由67.5％降至61%，硬度由220HB降至212HB。TEM觀察表明，高溫保持過程中，馬氏體板條發(fā)生回復(fù)現(xiàn)象，位錯(cuò)密度降低，Laves相大量析出、聚集粗化呈鏈狀分布，MX相長大，且部分 MX相形態(tài)變成了薄片狀并發(fā)生偏聚。Laves相的

4、析出和快速聚集粗化，以及MX相片狀轉(zhuǎn)變和偏聚，導(dǎo)致了P92鋼的室溫脆化。
　　利用P92鋼高溫持久強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用Larson-Miller雙對(duì)數(shù)線性外推，獲得了 P92鋼在650℃和625℃下105h的持久強(qiáng)度分別為72.2MPa和93.4MPa；去除大應(yīng)力-短時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)外推，650℃下105h的持久強(qiáng)度顯著降低至62.7MPa，上述結(jié)果表明，P92鋼在熱力耦合作用下過早斷裂，其原因是高溫蠕變過程中Laves相的析出、聚集和