长期高温服役10CrMo910主蒸汽管道材质损伤分析

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1、第46卷第3期化工设备与管道Vo1．46No．32009年6月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGJun．20o9长期高温服役10CrMo910主蒸汽管道材质损伤分析陈金泉(中国石化上海石油化工股份有限公司，上海20054

2、D)摘要：对某电厂材质为10CrMo910，服役时间超过1．7×10h的主蒸汽管道进行了取样研究。试验结果表明：钢管长期服役后，金属微观结构状态和宏观力学性能均发生不同程度的变化，使用性能下降；而材料损伤主要是由碳化物的析出和球化所致。关键词：主蒸汽管道；材料性能；损伤分析中

3、图分类号：TQ050．4文献标识码：A文章编号：1009-3281(2009)03-0064-04DamageAnalysisof10CrMo910UsedasMainSteamPipinginLongTermServiceCHENJin-quan(SINOPECShanghaiPetrochemicalStockCo．，Ltd，Shanghai20，China)Abstract：Thesampledresearchforonemainsteampiping．whichwasfabricatedwith1

4、0CrMo910andhadservedfor1．7×10h，wascarriedoutinthisarticle．Itwasshownthatafterlongtermservice，boththemetalmicrostructureandmechanicalpropertieschanged，whichresultinitsusagecharacteristicsdropped．However，thedamageofthematerialWasduetotheseparationandthesphe

5、roidizationofcarbides．Keywords：mainsteampiping；materialproperty；damageanalysis10CrMo910，规格为273mm×28mm，操作压力1概述9．8MPa，操作温度540oC。按照《火力发电厂金属火力发电厂主蒸汽管道是发电厂主要高温部件技术监督规程》的规定，运行10h以上的主蒸汽管之一，在长期运行过程中，由于金属组织变化和蠕变道需割管进行综合组织与性能评定J，以确保机组过程的发展，其组织和性能会逐渐“老化”，影响电的安全运行。因此

6、，对其进行取样试验研究。厂机组的安全运行⋯。而目前国内许多电厂的高2取样试验温部件其实际使用时间已经超过或远远超过设计寿命10h，对这些超期服役的设备进行材料损伤分析2．1化学成分和剩余寿命预测成了当务之急。某电厂的主蒸汽管焊缝和母材的化学成分见表1，符合10CrMo910道累计运行时间已超过1．7×10h，管道的材质为钢的要求。表1化学成分％2．2拉伸试验试验机上进行，试验结果见表2。按照GB／T228002《金属拉伸试验方法》和GB／T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方收稿日期：2009-03

7、-17；修回日期：2009-04-01法》，常温拉伸试验在INSTRON．8032万能电液伺作者简介：陈金泉(1977一)，男，江苏射阳人，工程师。主要从事科服试验机上进行，高温拉伸试验在WDW一100A拉伸研项目管理工作。2009年6月陈金泉．长期高温服役lOCrMo910主蒸汽管道材质损伤分析65·表2常温及540℃短时拉伸试验结果(2)540℃时材料的冲击功超过240J，说明高温下材料的抗冲击性能仍然很好，在服役温度下操作是安全的；(3)材料的韧脆性转变温度升高到室温以上会增加主蒸汽管道在开停工时发

8、生脆性开裂的危险，在装置停车检修时应注意避免管道遭受撞击等冲击载荷从表2可以看出，常温与540℃高温下，旧管母材的及均明显低于新管材料的相应值，说明该主蒸汽管道经过长期高温运行后材质损伤较严重，这种强度下降的情况可能源于碳化物的析出和胖囿球化。表2中同时列出了DIN17175中对10CrMo910管材常温力学性能的规定值。通过对比发现，经过1．7×10h的长期服役，管材常温的屈服强度已经低于新材料交货条件规定下限值的20％，而抗拉强度与标准规定的下限值相差不大。因此，主蒸汽管图2母材冲击断口纤维断面率曲线

9、道在高温高压工况下服役1．7×10h后管道材料发2．4金相检查生了较严重的劣化损伤。金相组织检查是为了考察管道长期高温服役后2．3冲击试验材料的显微组织的变化情况，了解贝氏体中碳化物冲击试验按GB／T229-2007<<金属材料夏比摆的析出和球化情况，并检查是否有蠕变空洞甚至微锤冲击试验方法》进行。试样尺寸为10mmx10裂纹的存在。材料的金相组织见图3。mmx55mm的标准夏比V型冲击试样。试验温度为15～540oC。图1和