高温用碳钢管道材料损伤的金相分析

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1、!"""年#月南昌航空工业学院学报$%&’%()%*+!"""第,-卷第.期/01*2340563278329:2;’<’1’%05=%*0231’<734>%7820409?@04+,-A.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高温用碳钢管道材料损伤的金相分析肖芳蓉陈东梅（江西国药厂技改处江西南昌..""."）（上海建设路桥机械设备有限公司上海!""",,）摘要本文从工厂实际出发，在宏观力学性能分析后，对临氢压力管道进行金相微观分析，评价管道的材料

2、损伤程度和安全状况，以预测现役管线的剩余寿命。关键词碳钢管道损伤金相分析高温中图分类号>B,,C+!,"中度球化"完全球化"严重球化，并依次评为一、,管级服役现状二、三、四、五、六级。据文献〔,!.〕介绍，在中等球在加氢裂化工艺中换热器管线材质为高温用碳化（四级）以下，钢强度下降（,"J,C）K。此外，球状钢，工作温度为,D,E，压力为,-+FGHI3。该管线碳化物在晶界上聚集也明显降低钢材的冲击韧性。自,#GC年投入使用后已有十多年了，但从未做过测!+!碳化物析出聚集试，不能明确把握管道长期服役后材质损伤情况，对不稳定碳化物聚集和沿晶

3、界析出，是碳化物相连续高速安全生产极不利。因此本文在对管材进行沿晶析出，削弱了晶间结合力，降低晶界强度，促使机械性能分析后，进一步作微观上的金相显微分析，晶界裂纹形成，显著降低钢的热强性，引发脆断。再评价管道的损伤程度和安全状况，以预测现役管线者，碳化物聚集也会影响钢的抗氢蚀能力。的剩余寿命。大连理工大学的祝苏明等人的研究表明珠光体球化程度已成为表征材料劣化的一个重要指标。在!管道材料的组织失效材料运行的初中期，组织损伤是主要的损伤形式〔-〕。管材在此工况下长期服役，容易发生组织失效，其模式见表,。.试验结果与讨论表,高压临氢管道材料组

4、织失效主要模式失效原因主要机理失效表现形式为充分展现管内外显微组织变化，现沿管壁厚组织失效3+珠光体球化3+硬度、强度下降从外到内进行金相分析。该管材原始线组织为（等轴状铁素体L珠光体）〔C〕，现经过十多年高压临氢)+碳化物析出聚集)+强度下降7+脆性相析出7+强度下降，管材脆化服役后，组织变化见图,所示。!+,珠光体球化比较管内外的金相照片，发现3中铁素体和珠当管材在高温高压临氢长期工作时，表面能高光体晶界分明，晶粒形状规则。少数铁素体中有少的不稳定片状渗碳体原子扩散能力增强，于是就逐许聚集析出的碳化物，中间有小空洞开始形成，珠光渐自

5、发向球状转化，并聚集长大，分布在晶内和晶界体有球化倾向，碳化物开始向晶界聚集。)中的铁上，使整个体系的自由能降低，晶间结合力下降，导素体中小空洞长大，碳化物显著向晶界聚集成细长致材料机械性能恶化，非常不利于管道的长期运行。状〔D〕，部分甚至连成局部网。7中碳化物聚集更密球化程度分为：未球化"倾向球化"轻度球化集，有大量微点状碳化物无规则分散于铁素体中和收稿日期：,#万方数据##M,!M!"第一作者：肖芳蓉，男，,#-C年生，高级工程师。&%南昌航空工业学院学报&(((年!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

6、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!晶界附近，还出现极少量机械孪晶，这是切应力作用体发生轻度球化。碳化物聚集析出呈无规则分散所引起的塑性变形〔!〕，在孪晶附近存在少许滑移状，状态有点状，有圆块状，有片块状。从而说明管线。更值得注意的是铁素体区域中有鼓泡状物，这壁内外的组织形态、碳化物分布已有较大改变，珠光是否微氢鼓泡，很值得进一步考究。"图铁素体中体发生轻微球化，评为三级。管材已出现劣化。出现少量小空洞；分布在晶界上的碳化物聚集长大，金相分析结果表明：管材已发生损伤，进一步说部分已粗大化，断续分布，连成网纹状的趋势

7、增大。明管材力学性能下降的原因，说明高压临氢长期作#图中铁素体区域呈疏松状态，甚至出现了若干较用对材料的损伤不容忽视，这是宏观分析所不能及大空洞，同时珠光体区域有圆点状物析出，说明珠光的。这可对工厂管线的实际运作起指导作用。图$管材沿管壁厚的金相组织分析（’）通过金相分析，计算碳化物颗粒大小、分布、%结论析出数量，确定组织特征参数，参碳化物进行分级，用定量金相法预测管道的剩余寿命。（$）本文在宏观力学性能下降基础上进行的金参考文献相分析表明，该管材的组织形态、碳化物聚集已有显著变化，发生了轻度的珠光体球化，同时在晶界和夹〔$〕佘圣甫、王

8、杰等，$(%)*+高温变换炉出入口管道剩余寿命的评杂物处产生小空洞和气泡。综合分析说明，该管材估，石油化工设备，$,,-；&.（&）；在高压临氢状态下长期服役后已发生材料劣化。〔&〕周强、王效臣等，高温变换