彭以超
,
张麦仓
,
肖将楚
,
董建新
,
杜晨阳
材料热处理学报
以Cr35 Ni45 Nb合金钢为对象进行一系列高温蠕变持久试验,并采用SEM、EDS等对试样外表面、横截面及断口进行了观察分析.结果表明,蠕变过程中Cr35Ni45Nb的氧化腐蚀对持久寿命的影响较大,它主要取决于表面氧化膜破裂-自修复和内氧化两种行为的耦合过程;当氧化膜失去保护作用后,严重的内氧化过程将逐渐向心部扩展,使得晶界强度急剧弱化,材料的有效承载面积减小,从而加速材料的蠕变进程.另外,高温应力环境下Cr35Ni45Nb钢中会同时发生一次碳化物聚合粗化、析出相粒子数目减少、内氧化等化学损伤,以及蠕变空洞的形核长大甚至裂纹的形成等机械应力损伤,这两种损伤相互促进,导致炉管材料组织及力学性能弱化,持久寿命降低,Larson-Miller参数法外推的持久寿命发生一定程度的偏离.
关键词:
Cr35Ni45
,
内氧化
,
蠕变
,
持久寿命
彭以超
,
张麦仓
,
肖将楚
,
杜晨阳
,
董建新
材料热处理学报
采用真空渗碳方式对服役2.5年的乙烯裂解炉管钢Cr35Ni45Nb进行了加速渗碳处理,并进行了一系列的高温(1080℃)持久试验;分析了合金在接近实际服役温度下的渗碳特性和持久试验中合金内氧化与蠕变交互作用所引起的材料组织转变、空洞萌生及裂纹形核扩展等规律,重点讨论了渗碳对于合金高温持久寿命的影响机理.结果表明:在高温应力及渗碳因素的叠加条件下,Cr35Ni45Nb炉管近表面碳化物-基体相界面发生内氧化,造成低应力下较易形成空洞和裂纹,而且,裂纹更容易在柱状晶区枝晶间萌生扩展.渗碳时间越久,渗碳层深度越大,Cr35Ni45Nb钢炉管的持久寿命越长.主要原因在于,渗碳造成枝晶间或晶界碳化物增多,降低了合金的蠕变速率,延长了持久寿命;同时,渗碳过程形成的相当于合金内部摩擦力的渗碳应力也部分抵消了外部应力的作用.此外,尽管渗碳强化Cr35Ni45Nb耐热钢,但降低了其高温塑性,同时也会与服役环境下温差热应力及热疲劳损伤等发生交互作用,导致实际服役炉管的早期失效.
关键词:
真空渗碳
,
Cr35Ni45
,
高温持久寿命
,
内氧化
彭以超
,
张麦仓
,
李伟
,
董建新
,
杜晨阳
材料热处理学报
通过对压力容器用Q345R钢板不同温度及时间下的模拟过火处理实验及相关性能测试,研究了过火处理参数对Q345R钢宏观性能(与压力容器服役过程主受力方向相关的)的综合影响.结果表明,在过火处理温度范围内,Q345R钢的表面硬度、抗拉强度及冲击韧度均在700℃附近存在明显的下降,而800℃以上处理时,综合性能明显回升;尽管Q345R钢板的初始组织呈带状分布,但综合性能对组织的带状分布并不敏感.因此,在Q345R钢压力容器设计时,应避免服役温度接近700℃.进一步的等温转变曲线计算及组织观察结果表明,700℃处于Q345R钢相转变的温度波动区,在该区域保温时,珠光体退化或渗碳体球化是Q345R钢性能下降的主要原因;由于Q345R钢板初始组织呈带状分布,过火处理后珠光体的退化应该是亚温球化退火和常规球化退火两种机制共同作用的结果.
关键词:
Q345R
,
过火处理
,
珠光体退化
,
综合性能
肖将楚
,
张麦仓
,
彭以超
,
董建新
材料热处理学报
利用光学金相、扫描电镜、电子探针等手段对制氢转化炉Incoloy800H管材服役后的组织损伤特征进行分析,并借助弹塑性有限元法分析了管材服役过程温差应力与管材开裂的关联性.结果表明,Incoloy800H管材在服役过程中发生了晶界氧化、晶间腐蚀及元素偏聚现象,管材内壁附近出现3个区域(氧化区,贫碳化物区,碳化物区),其中贫碳化物区深度可达100 μm;服役过程贫碳化物区晶界抗蠕变能力的下降及服役过程中管材内壁周向温差应力的综合影响导致Incoloy800H管材服役过程裂纹的萌生及扩展.
关键词:
Incoloy800H 合金
,
组织
,
损伤
,
温差应力
,
开裂
彭以超
,
张麦仓
,
杜晨阳
,
董建新
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2014.00271
采用乙炔真空渗碳方式对服役6a的乙烯裂解炉管合金Cr35Ni45Nb进行了加速渗碳处理,并利用SEM,XRD及定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行系统研究.结果表明,炉管内表面形成了较厚的Cr2O3/SiO2复合氧化层.复合氧化层表现出良好的抗腐蚀能力,是阻止C渗入炉管内部的有效障碍.材料的抗渗碳能力主要取决于表层Cr2O3的连续性、致密性和亚表层SiO2的稳定性.在低氧分压且具有还原性的气氛中,表层的Cr2O3层逐渐碳化为Cr3C2,并且Cr3C2逐渐剥离和脱落,使得保护性Cr2O3膜的抗渗碳能力逐渐减弱甚至消失.亚表层的SiO2虽具有优良的热力学稳定性,但Si较低的活度使得SiO2层不够连续,仍有部分C从氧化层空隙间渗入.当移除该复合氧化层或者渗碳时间足够长使得复合氧化层抗渗碳能力急剧减弱时,炉管材料内部由于发生严重的内部渗碳使得组织结构发生了显著变化:枝晶间碳化物严重合并和粗化,并原位发生由M23C6到M7C3的转变,同时在碳化物内部析出类似于离异共析状的蠕虫状y相.距表面越近,C活度越高,导致在约0.5 mm深的范围内发生以大量石墨析出为特征的金属尘化现象.碳化物的严重合并粗化以及金属尘化现象会造成炉管组织的严重弱化、宏观裂纹的产生以及炉管服役寿命的降低
关键词:
Cr35Ni45Nb合金
,
真空低压渗碳
,
抗渗碳性
,
氧化膜
,
金属尘化
彭以超
,
楼玉民
,
许好好
材料热处理学报
采用乙炔真空渗碳方式对未服役和服役5年的乙烯裂解炉管耐热钢HP40Nb进行了加速渗碳处理,并利用SEM和定量电子探针对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为进行了系统分析.结果表明,未服役HP40Nb炉管内壁在渗碳前分布在晶界上的主要是以M7C3和NbC为主的链状一次碳化物.真空渗碳之后,强烈渗碳区域的碳化物形貌随着深度增加发生较大的变化,碳化物种类随深度增加也逐渐发生由M3C2、M7C3到M23C6的转变.渗碳造成表面硬度升高,脆性增加.服役态HP40Nb炉管的内壁横截面分为表面的氧化层、亚表层的贫碳化物区和内部的渗碳区3个区域,表面氧化层区又可以分为Cr2O3和SiO2两个区域.表面氧化层对于抗渗碳性能具有较大的影响.Cr2O3具有一定的抗渗碳能力,但在高碳活度下较长时间后Cr2O3会逐渐不稳定发生碳化.晶间氧化区主要以SiO2为主,SiO2在高碳活度下比较稳定,难以碳化,因而造成渗碳速率下降.
关键词:
HP40Nb
,
乙烯裂解管
,
真空渗碳
,
抗渗碳性
