主蒸汽管道材料的力学性能及劣化分析

发布时间：2017-08-02 02:22

  本文关键词：主蒸汽管道材料的力学性能及劣化分析

  更多相关文章： 主蒸汽管道 STPA24钢 力学性能 劣化机理 碳化物球化

【摘要】：火电厂的设计寿命一般为30年,火电厂主蒸汽管道长期在高温、高压条件下工作,导致原子的扩散加剧,其微观组织结构也会发生变化,会产生诸如：蠕变损伤,蠕变孔洞,碳化物的球化、聚集和生长,晶界裂纹等。宝钢电厂从1982年投入运行至今,运行时间已经达到设计寿命,因此需要对机组的高温重要金属部件进行状态评估,以建立合理的延寿策略和方案。宝钢电厂的主蒸汽管道的材料是STPA24钢,而国内对于STPA24钢的研究较少,本文也将丰富国内STPA24钢研究实例。本文论述了电厂主蒸汽管道用钢的发展状况,并总结了目前对于主蒸汽管道性能分析的方法。本文分为两个部分,对运行20万小时的STPA24钢进行常温力学性能分析和劣化机理的研究。常温力学性能试验包括常温硬度试验、常温拉伸试验、常温冲击试验以及断口形貌分析,发现长期运行后的STPA24钢的韧性严重下降,脆化温度大幅度提高。劣化机理研究,主要包括化学成分分析、金相分析、扫描电镜分析(SEM)、能谱仪分析(EDS),发现其化学成分并未发生明显变化,但碳化物球化严重达到3-4级,晶界和贝氏体内的碳化物析出严重,并出现Cr、Mo元素的重新分配,从而导致其硬度值偏高,拉伸和冲击韧性明显下降,但仍在正常的安全运行范围以内,需要注意冲击荷载的作用。对于STPA24钢的常温力学性能检测和组织结构的分析,能够从理论上分析出主蒸汽管道的劣化原理和程度,在电厂实际生产过程中起到积极的指导意义。
【关键词】：主蒸汽管道 STPA24钢 力学性能 劣化机理 碳化物球化
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 背景9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 主蒸汽管道钢材的研究现状9-10
• 1.2.2 主蒸汽管道失效形式分析10-11
• 1.2.2.1 韧性失效特征10-11
• 1.2.2.2 脆性失效11
• 1.2.2.3 高温失效11
• 1.2.2.4 疲劳失效11
• 1.2.2.5 蠕变失效11
• 1.2.3 主蒸汽管道寿命评估国内外研究现状11-12
• 1.3 对于主蒸汽管道研究的方法12-14
• 1.3.1 力学性能测试12-13
• 1.3.2 断口形貌分析的意义13
• 1.3.3 组织结构观察13-14
• 1.4 课题研究意义及内容14-16
• 1.4.1 课题研究意义14-15
• 1.4.2 主要研究内容15-16
• 第2章 实验方法和内容16-22
• 2.1 化学成分分析16
• 2.2 金相分析16-17
• 2.3 扫描电镜和能谱仪分析17
• 2.4 常温硬度试验17-19
• 2.5 常温拉伸试验19-20
• 2.6 常温冲击试验20-21
• 2.7 常温拉伸和常温冲击试样的断口形貌分析21-22
• 第3章 STPA24钢的化学成分及显微结果分析22-34
• 3.1 化学成分分析22-24
• 3.1.1 化学分析方法22-23
• 3.1.2 STPA24化学成分结果分析23-24
• 3.2 金相实验结果与分析24-27
• 3.2.1 金相实验注意事项24
• 3.2.2 金相结果分析24-27
• 3.3 SEM和EDS分析27-32
• 3.4 SEM结果分析32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第4章 STPA24钢的常温力学性能分析34-45
• 4.1 常温硬度试验及结果分析34-35
• 4.2 常温拉伸试验及断口形貌分析35-39
• 4.2.1 常温拉伸试验结果分析35-37
• 4.2.2 常温拉伸试样断口形貌分析37-39
• 4.2.2.1 断口的宏观形貌分析37-38
• 4.2.2.2 拉伸断口的微观形貌分析38-39
• 4.3 常温冲击试验及断口形貌分析39-44
• 4.3.1 常温冲击试验的原理39-40
• 4.3.2 常温冲击试验结果分析40-41
• 4.3.3 常温冲击实验的断口形貌分析41-44
• 4.3.3.1 断口的宏观形貌分析41-42
• 4.3.3.2 断口的微观形貌分析42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第5章 结论及展望45-48
• 5.1 结论45-46
• 5.2 展望46-48
• 参考文献48-52
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果52-53
• 致谢53

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本文编号：607243