cp1071_fc硬度对p91钢蠕变断裂性能的影响

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1、硬度对P91钢蠕变断裂性能的影响于在松，侯淑芳，周荣灿，刘树涛西安热工研究院有限公司，陕西西安710032InfluenceofhardnessonthecreeprupturepropertiesofP91steelYuZai-song,HouShu-fang,ZhouRong-can,LiuShu-taoXi’anThermalPowerResearchInstituteCo.，Ltd.，Xi’an，China-5-ABSTRACT:ThecreeprupturepropertiesofP91steelswithtw

2、odifferenthardnessof172HBand203HBweretested.The100000hcreeprupturestrengthwasextrapolatedbytheisothermalcurvemethod,M-GmethodandLarson-Millermethod.TheInfluenceMechnismofhardnessonthecreeprupturepropertiesofP91steelwasalsostudiedwithmetallographicanalysis.KEYWORD

3、:P91;hardness;creeprupturestrength摘要：对硬度分别为172HB和203HB的P91进行蠕变断裂试验，采用等温线法、M-G法和Larson-Miller参数法等方法对其进行持久强度分析。并结合金相组织分析硬度影响P91钢蠕变持久性能的原因。关键词：P91钢；硬度；持久强度1引言P91钢作为一种新型回火马氏体钢，因其优异的抗氧化性能、抗蠕变性能和高温持久强度，在火电厂中得到广泛的应用，我国新建的300MW或600MW等级超临界机组，其主蒸汽管道均采用P91钢。近年来，在P91钢电站高温高压管

4、件的质量检验过程中经常发现有硬度偏低的现象[1-3]。一般认为，硬度与强度有着一定的对应关系，硬度偏低会造成拉伸强度偏低，并影响材料的蠕变持久性能，从而影响其运行安全和使用寿命。因此，P91钢的硬度问题对蠕变持久性能的影响越来越受到业内的关注。本文对硬度为172HB的P91和硬度为203HB的P91进行蠕变断裂试验研究，评估硬度对P91钢蠕变断裂性能的影响，以期为P91管道的质量监督和运行的安全性评估提供技术依据。2材料与试验方法研究材料取自国产P91钢，化学成分见表1，供货态硬度为203HB，标记为NH试样。将供货态P

5、91进行图1所示热处理后，其硬度降低到172HB，标记为LH试样。表1P91钢化学成分分析结果（wt%）Tab1ChemicalcompositionofP91typesteel（wt%）元素CSiMnPSCrMoNiP910.0880.310.370.00870.00328.340.90.17元素AltolNbTiVNOHP910.00560.1<0.0050.190.0540.00220.00004t/hrT/℃图1LH试样制备工艺Fig1PrecessingtechniqueofsampleLH蠕变断裂-5-试样在

6、管道壁厚的中部沿轴向制取，试样为直径10mm的标准圆棒持久试样，持久试验按照GB/T2039-1997在CFF-3905高温蠕变试验机上进行，试验温度为566℃。试验方案如表2所示。表2P91蠕变断裂试验方案/566℃Tab2CreepandstressrupturetestschemeofP91steels试样试验应力12345LH170MPa127MPa120MPa108MPa100MPaNH228MPa203MPa188MPa178MPa160MPa3结果与分析3.1金相分析图2所示为两种硬度的P91钢的金相组织照

7、片。图2（b、c）显示NH试样为回火板条马氏体组织。而LH试样组织中部分区域已经没有回火板条马氏体的典型特征（如图2a所示），最低硬度区域仅有153HV0.05。（a）LH试样201HV1207HV1（b）NH试样（c）NH试样图2两种硬度P91金相组织对比Fig2MetallographsofP91withdifferenthardness3.2蠕变曲线分析图3所示为LH试样的蠕变曲线。图4和图5所示为LH试样和NH试样的蠕变曲线对比，从图4中可以看到，相同温度和应力下，LH试样的蠕变断裂时间仅为NH试样的1/1000

8、。图5也显示，在蠕变断裂时间相近时，LH试样比NH试样所需要的试验应力小的多，而且蠕变变形量也大很多。图3LH试样蠕变曲线Fig3CreepcurvesofthesampleLH图4LH和NH试样蠕变曲线对比（蠕变应力170MPa）Fig4CreepcurvesofsampleLHandNH(170MPa)-5-图5