摘 要:采用金相檢驗、硬度測試、力學性能測試和矯頑力測量等方法研究了12Cr1MoVG 鋼的 材料球化與矯頑力、服役時間之間的關系。結果表明:通 過 測 量 矯 頑 力 可 以 無 損、快 捷 地 預 測 12Cr1MoVG 鋼管在服役條件下的球化組織特征及服役時間。該測量結果可為相關單位開展割管 處理和壽命評估,預防材料球化失效工作提供借鑒。
關鍵詞:矯頑力;12Cr1MoVG 鋼;球化級別;壽命評估
中圖分類號:TG142 文獻標志碼:A 文章編號:1001-4012(2022)06-0034-04
12Cr1MoVG 鋼具有較高的持久強度和持久塑 性、良好的抗氧化性、無熱脆傾向、生產工藝簡單、較 好的焊接性能等特點,主要應用于電站鍋爐等高溫 零部件中,如蒸汽溫度不超過540 ℃的鍋爐集箱和 蒸汽管道,金屬外壁溫度不超過580℃的過熱器、再 熱器 及 部 分 鑄 鍛 件[1-3]。 根 據 GB/T 5310—2017 《高壓鍋爐用無縫鋼管》,12Cr1MoVG 鋼的正常供 貨狀態(tài)一般為正火+回火或淬火+回火,其正常組 織為鐵素體+珠光體,鐵素體+貝氏體,或鐵素體+ 珠光體+貝氏體,在溫度為500~580 ℃的長期運 行過程中,組織中的珠光體/貝氏體將發(fā)生球化現(xiàn) 象,即珠光體/貝氏體中的滲碳體(碳化物)的形態(tài)逐 漸轉變?yōu)榱钐蓟铩ｋS著合金元素在固溶體和碳 化 物 間 的 再 分 配 及 碳 化 物 相 結 構 的 改 變, 12Cr1MoVG 鋼的熱強性和力學性能隨著珠光體球 化程度和固溶體中合金元素貧化程度的增加而逐漸 降低,以致材料逐漸劣化甚至失效[4]。
根據 DL/T438—2016 《火力發(fā)電廠金屬技術 監(jiān)督規(guī)程》,12Cr1MoVG 鋼 的 珠 光 體 球 化 級 別 達 到5級時,應 對 過 熱 器 和 再 熱 器 管 進 行 材 料 評 定 和壽命評估,然 而 現(xiàn) 階 段 并 沒 有 完 善 的 方 法 能 夠 無損評估管 道 球 化 狀 態(tài) 及 預 測 剩 余 壽 命,通 常 采 用割管檢驗 的 方 法 進 行 氧 化 皮 厚 度 測 量,從 而 推 導出當量 溫 度 與 進 行 壽 命 評 估[5],割 管 檢 驗 的 長 周期嚴重影響了電廠的發(fā)電效率?；诖艤袨?的矯頑力測 量 對 材 料 顯 微 組 織 演 變、材 料 損 傷 與 應力等具有 高 度 敏 感 性,矯 頑 力 是 材 料 磁 滯 特 征 參數之一。針對12Cr1MoVG 無縫鋼管,筆者采用 矯頑力對鋼 管 進 行 分 析,結 合 金 相 檢 驗 和 力 學 性 能測試等方法,研究了材料球化與矯頑力、服役時間 之 間 的 關 系,得 到 通 過 矯 頑 力 測 量 預 測 12Cr1MoVG 鋼管在 服 役 條 件 下 的 球 化 組 織 特 征 及服役時間。
1 試驗方法與結果
1.1 試驗對象與試驗設備
試驗對象為某電廠12Cr1MoVG 鋼割管分析試 樣,經過化學成分分析,得到試樣材料中鉻元素的質 量分數 為 0.9% ~1.2%,鉬 元 素 的 質 量 分 數 為 0.25%~0.35%,釩 元 素 的 質 量 分 數 為 0.15% ~ 0.30%,管子規(guī)格為51mm×10mm(外徑×壁厚), 12Cr1MoVG 鋼管試樣宏觀形貌如圖1所示。試驗 設 備 為 Axiovert 200MAT 型 光 學 顯 微 鏡、 Durascan-70型 維 氏 硬 度 計、MC-WF-04 型 磁 滯 無 損評估設備。
