摘 要:采用金相檢驗(yàn)、硬度測(cè)試、力學(xué)性能測(cè)試和矯頑力測(cè)量等方法研究了12Cr1MoVG 鋼的 材料球化與矯頑力、服役時(shí)間之間的關(guān)系。結(jié)果表明:通 過(guò) 測(cè) 量 矯 頑 力 可 以 無(wú) 損、快 捷 地 預(yù) 測(cè) 12Cr1MoVG 鋼管在服役條件下的球化組織特征及服役時(shí)間。該測(cè)量結(jié)果可為相關(guān)單位開(kāi)展割管 處理和壽命評(píng)估,預(yù)防材料球化失效工作提供借鑒。
關(guān)鍵詞:矯頑力;12Cr1MoVG 鋼;球化級(jí)別;壽命評(píng)估
中圖分類號(hào):TG142 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1001-4012(2022)06-0034-04
12Cr1MoVG 鋼具有較高的持久強(qiáng)度和持久塑 性、良好的抗氧化性、無(wú)熱脆傾向、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、較 好的焊接性能等特點(diǎn),主要應(yīng)用于電站鍋爐等高溫 零部件中,如蒸汽溫度不超過(guò)540 ℃的鍋爐集箱和 蒸汽管道,金屬外壁溫度不超過(guò)580℃的過(guò)熱器、再 熱器 及 部 分 鑄 鍛 件[1-3]。 根 據(jù) GB/T 5310—2017 《高壓鍋爐用無(wú)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(zhǎng)期運(yùn) 行過(guò)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(zhuǎn)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(jié) 構(gòu) 的 改 變, 12Cr1MoVG 鋼的熱強(qiáng)性和力學(xué)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(jù) DL/T438—2016 《火力發(fā)電廠金屬技術(shù) 監(jiān)督規(guī)程》,12Cr1MoVG 鋼 的 珠 光 體 球 化 級(jí) 別 達(dá) 到5級(jí)時(shí),應(yīng) 對(duì) 過(guò) 熱 器 和 再 熱 器 管 進(jìn) 行 材 料 評(píng) 定 和壽命評(píng)估,然 而 現(xiàn) 階 段 并 沒(méi) 有 完 善 的 方 法 能 夠 無(wú)損評(píng)估管 道 球 化 狀 態(tài) 及 預(yù) 測(cè) 剩 余 壽 命,通 常 采 用割管檢驗(yàn) 的 方 法 進(jìn) 行 氧 化 皮 厚 度 測(cè) 量,從 而 推 導(dǎo)出當(dāng)量 溫 度 與 進(jìn) 行 壽 命 評(píng) 估[5],割 管 檢 驗(yàn) 的 長(zhǎng) 周期嚴(yán)重影響了電廠的發(fā)電效率?；诖艤袨?的矯頑力測(cè) 量 對(duì) 材 料 顯 微 組 織 演 變、材 料 損 傷 與 應(yīng)力等具有 高 度 敏 感 性,矯 頑 力 是 材 料 磁 滯 特 征 參數(shù)之一。針對(duì)12Cr1MoVG 無(wú)縫鋼管,筆者采用 矯頑力對(duì)鋼 管 進(jìn) 行 分 析,結(jié) 合 金 相 檢 驗(yàn) 和 力 學(xué) 性 能測(cè)試等方法,研究了材料球化與矯頑力、服役時(shí)間 之 間 的 關(guān) 系,得 到 通 過(guò) 矯 頑 力 測(cè) 量 預(yù) 測(cè) 12Cr1MoVG 鋼管在 服 役 條 件 下 的 球 化 組 織 特 征 及服役時(shí)間。
1 試驗(yàn)方法與結(jié)果
1.1 試驗(yàn)對(duì)象與試驗(yàn)設(shè)備
試驗(yàn)對(duì)象為某電廠12Cr1MoVG 鋼割管分析試 樣,經(jīng)過(guò)化學(xué)成分分析,得到試樣材料中鉻元素的質(zhì) 量分?jǐn)?shù) 為 0.9% ~1.2%,鉬 元 素 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 為 0.25%~0.35%,釩 元 素 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 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(yàn) 設(shè) 備 為 Axiovert 200MAT 型 光 學(xué) 顯 微 鏡、 Durascan-70型 維 氏 硬 度 計(jì)、MC-WF-04 型 磁 滯 無(wú) 損評(píng)估設(shè)備。
