先进电站用耐热钢的持久寿命预测及组织稳定性研究

发布时间：2016-12-17 23:08

  本文关键词：先进电站用耐热钢的持久寿命预测及组织稳定性研究，由笔耕文化传播整理发布。

《山东理工大学》 2014年

先进电站用耐热钢的持久寿命预测及组织稳定性研究

徐振  

【摘要】：超(超)临界发电技术作为未来火力发电的主导趋势，将对环境保护和能源节约有重大改善。高效环保的火力发电需要具有安全保障性的高温构件材料，研制出下一代高耐热性、高耐蚀性的耐热钢成为科学界和工程界关注的焦点。保障电厂的安全运行需要对耐热钢的使用寿命进行精确预测。目前外推法对持久寿命的预测精度还无法达到工程实际的要求。耐热钢在高温长时运行过程中的组织演变复杂，性能会出现转折性退化，因此需要对耐热钢在服役过程中的组织性能变化规律做出更为精确的描述，才能对寿命进行合理预测。基于此，本文对最为常用的TTP参数法Larson-Miller参数法进行数值计算对比分析，提出改进模型，并对一种高铬铁素体耐热钢和奥氏体耐钢在长期时效后显微组织和力学性能(硬度)进行分析，得出以下结论： (1)应用Larson-Miller参数法对耐热钢进行持久寿命预测时，C常数的精度对预测结果有很大影响。优化后的C值能显著提高预测精度，将优化后的C值应用在T92耐热钢的预测中，与传统推荐C值相比，得到更为准确合理的结果。对NIMS公布的14种耐热钢中Larson-Miller常数C的影响因素进行分析，耐热钢中合金元素、热处理工艺以及硬度的差异等代表了材料的自扩散激活能的不同，因而所对应的常数C值不同。通过对Larson-Miller参数法的16种函数拟合形式进行对比分析，拟合多项式形式对预测精度产生较大影响，lgσ=a3P3+a2P2+a1P+a0模型拟合效果最好，推荐作为持久寿命预测函数。 (2)对一种高铬铁素体耐热钢进行了620℃下30000小时内时效的显微组织和硬度进行了分析，随着时效时间的延长，马氏体板条逐渐由清晰变得模糊，板条界变宽，晶界变得弯曲，析出相颗粒粗化。在时效4320小时后有Laves相析出，4320h～11376h时效内Laves相较形态较为稳定，但W的含量在减Mo的含量在增，在时效20000小时后析出相中出现Z相。时效过程中位错密度逐渐降低，而晶界取向差变化不大。晶界取向分布中，1.5°的取向差所占比例最大。在长期时效过程中硬度逐渐减小，11376小时之前降低较快，后期硬度降低缓慢。 (3)对HR3C奥氏体耐热钢在650℃下20000小时内时效的显微组织和硬度进行了分析，随着时效时间的延长，晶界明显变粗，晶界处的析出相颗粒越来越多，尺寸逐渐变大，并且时效过程中发现晶内出现较多的平直的孪晶界。5000小时时效的HR3C晶界处和孪晶界处的析出相相同，都为M23C6，，晶内的析出相呈现出针状的M23C6相依附在球形的CrNbN颗粒上生长。20000小时时效的HR3C产生鱼骨状晶界，主轴为棒状CrNbN相，依附在上面生长的相是M23C6，CrNbN相和M23C6相成角度为58.3°的位向生长。时效过程中，晶粒尺寸逐渐长大，特殊晶界的比例逐渐减小，位错密度降低，晶界取向差趋于两极化，即中间角度取向的晶界逐渐转化为1.5°和59.5°取向差的晶界。随着时效时间的延长HR3C的硬度逐渐升高，硬度升高的速度却逐渐变慢，这与析出相在时效过程中的形成有关。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG142.73
【目录】：

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