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行业技术|Cr、Al和Ni对高Cr铁素体耐热钢显微组织和逆向-S型蠕变断裂强度的影响
作者:博一建材  2017-01-15  浏览:98
博一建材讯:随着对CO2排放的环境限制越来越严苛,要求热电厂有更高的生产效率,为此,要求锅炉蒸汽温度提高。目前,在日本、欧洲和中国的热电厂纷纷采用ASMEP91(9Cr-1Mo-Nb-V)作为锅炉用耐热钢。

近年来,ASMEP92(9Cr-1.8W-0.5Mo-Nb-V)也被用作高温蒸汽条件下的锅炉用钢。2007~2008年,在中国,已建成好多座发电容量为1.2×108的发电站。这相当于120个发电厂,每个发电厂发电容量为1000MW。在这些电站的一部分中用到了P92作为锅炉总管和集气管的材料。而在欧洲和日本,也用到了P92材料。

高强度、高Cr钢在使用过程中最大的问题是在长期服役过程中的蠕变断裂问题。日本东京大学材料工程系的研究者们对两种高Cr钢(一种为含11%Cr、含较高C、Al和Ni的耐热钢;另一种为含9%Cr、含较低C、Al和Ni的耐热钢)的蠕变行为和显微组织进行了对比研究,化学成分见下表(mass%):

C

Si

Mn

P

S

Cr

Mo

T11

0.087

0.23

0.50

0.008

0.002

10.87

0.16

C9

0.035

0.36

0.49

0.001

0.001

9.06

0.14

W

Co

Ni

Nb

V

N

B

Al

T11

2.60

2.61

0.10

0.073

0.20

0.046

0.0047

0.006

C9

2.44

1.80

<0.01

0.070

0.19

0.070

0.0070

0.001

两种钢的蠕变行为研究结果如下:

在1000h之后,含11%Cr、含较高C、Al和Ni的耐热钢的蠕变强度下降,而含9%Cr、含较低C、Al和Ni的耐热钢虽然也发生了类似的蠕变强度的下降,但在长时蠕变区却出现了“逆向-S型蠕变”行为。

在7000~11000h期间,含11%Cr、含较高C、Al和Ni的耐热钢中的析出物有M23(C、B)6、相对粗化的Z相和拉弗斯相;在含9%Cr、含较低C、Al和Ni的耐热钢中的析出物有M23(C、B)6、拉弗斯相、细小的MX、M2X相和非常细小的被猜测为M6C的析出物。

含11%Cr的耐热钢强度的下降可能是由于Z相的形成和拉弗斯相的长大所致;而含9%Cr的耐热钢出现的“逆向-S型蠕变”行为则可能是在长时蠕变区MX和M6C形成之故。

这两种钢在长时蠕变区出现的析出行为的不同与它们化学成分的差别(亦即C、Cr、Al含量的差别)有关。Cr和Al可能会加速析出物的成长和长大。

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