热处理状态对奥氏体不锈钢锅炉管安全运行性能的影响.docVIP

供货热处理状态对奥氏体不锈钢锅炉管安全运行性能的影响????? 摘 要:奥氏体不锈钢锅炉管在供货前应进行固溶处理，否则易造成部分锅炉受热面管的开裂泄漏。选取了3个电厂的奥氏体不锈钢过热器开裂弯管样进行试验分析，探讨固溶处理对该类锅炉管性能的影响。试验结果表明，奥氏体不锈钢高温过热器弯管开裂是因奥氏体不锈钢管未按标准进行固溶处理即供货，运行时在管子加工残余应力、弯管残余应力、热膨胀应力共同作用下造成了沿晶氧化腐蚀所致。对此，提出了相应的防止措施。????? 关键词:奥氏体不锈钢? 锅炉管? 受热面管? 泄漏? 固溶处理? 残余应力? 氧化腐蚀??? 一、不锈钢锅炉管固溶热处理 ??? TP347H等不锈钢钢管多用于锅炉受热面，在生产过程中，部分奥氏体不锈钢管在出厂前未进行固溶热处理，或固溶处理不规范，造成部分锅炉受热面管开裂泄漏，给锅炉管安全运行构成了威胁。 ??? 有文献规定1Cr19Ni11Nb(TP347H）钢的热轧管固溶温度应≥1050℃，冷拔管的固溶温度应≥1095℃；也有规定所有TP347H钢管须经固溶处理，热轧管的固溶退火温度高于1065℃，则会损害其随后在敏化条件下的抗晶间腐蚀性能。 ??? 固溶处理就是将不锈钢加热到规定温度，然后迅速冷却，使碳化物和合金元素充分溶解到奥氏体中去，从而得到均一的奥氏体组织。制造过程中产生的残余应力是锅炉管在高温下发生变形和在拉应力及卤素离子共同作用下产生应力腐蚀开裂的主要原因，选用合适的固溶处理工艺，不但可以使合金元素充分固溶，还可以起到消除残余应力的作用。对于奥氏体不锈钢，钢的热轧必须至少在870℃下加热进行。对此，从3个厂共选用了4段奥氏体不锈钢过热器弯管样(表1)进行试验分析，其中，1～3号管子为开裂的弯管，4号管为备用直管。???????????????????????????????????? 表一?? 试验管样情况??? 1～3号开裂管具有类似的开裂特征，其中2号、3号开裂管如图一所示。管子外表面光滑发黑未见有明显的腐蚀垢层，开裂部位均在弯头的内弧侧，裂纹比较平直，沿管子周向扩展且沿壁厚方向已裂透，裂纹旁边有泄漏孔且有被汽水冲刷减薄的痕迹，汽水冲刷处颜色发亮，应为周围管子泄漏冲刷所致。圆周中间裂纹较宽而在圆周两侧裂纹较细窄。???????????????????????????（a）? 2号管????????????????????????????????????? （b）3号管?????????????????????????????? 图一?? 开裂管的外观特征??? 在1～4号管样上制取粉末样进行化学成分分析，分析结果如表2所示。按照文献上考虑C元素含量的上偏差为0．01％和Nb元素含量的下偏差为0．05%后，1～4号管样的各元素成分含量均符合ASMESA-213对TP347H新钢管的技术要求，但4号管样的Nb元素含量偏低。 ????????? 表2??? 化学成分分析结果????????????????????? %??????? ??? 二、拉伸性能和硬度 ??? 按照文献，在1～3号管样裂纹附近的直管段、4号管段上取样进行常温拉伸性能试验，A、B部位分别对应于弯管的内、外弧面，拉伸试验机型号为CMT5205，拉伸试验结果如表3所示。由表3可知，1～4号管段的常温拉伸性能均符合ASME?SA-213对TP347H新钢管规定的技术要求，其中4号管样的抗拉强度和屈服强度较高。???????????????????????? 表3? 1～4号管样拉伸性能试验结果???? 在1～3号管样裂纹附近的弯管部位和4号直管样上加工环样，在环样横截面上每隔90°进行维氏硬度试验，试验机型号为FM-700，维氏金刚石压头，载荷9.807N，保持载荷14S，测试结果见表4。由表4可知，1～3号弯管样的维氏硬度明显高于4号直管样，不符合ASME?SA-213对TP347H新钢管的维氏硬度值要求(≤200HV)，这表明弯管的形变硬化严重。???????????????? 表4? 1～4号管样维氏硬度试验结果?? （HV）???? 三、金相组织和晶间腐蚀 ??? 在1～3号管样的裂纹尖端处各取纵向金相样，在4号备用直管样上取横向金相样，4个金相样经砂纸粗、细磨和抛光后，用CuCl2浓盐酸酒精溶液进行浸蚀，然后在OLYMPUS?GX71型光学显微镜下进行金相组织分析(图二)。分析表明，l～3号管的金相组织具有相同特征：组织均为奥氏体+孪晶+滑移线+析出物，裂纹为沿晶开裂而且有分叉，裂纹中有灰色腐蚀产物存在，有典型的沿晶氧化腐蚀特征。4号管样的金相组织为奥氏体+孪晶+滑移线+少量析出物。(a)1号管?(b)2号管(c) 3号管(d)4号管图二?? 管样的金相组织