HR3C钢长期高温运行后的组织性能研究

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1、第38卷第5期华电技术Vo1．38No．52016年5月HuadianTechnologyMav．2016HR3C钢长期高温运行后的组织性能研究李艳军，牛保献(河南恩湃高科集团有限公司，郑州450052)摘要：对长期高温运行后的HR3C钢管材进行了机械性能和金相组织检验，并与备用新管进行比较，通过试验可知HR3C钢管材的强度与备用新管差别不大，但脆性明显增加，断后延伸率及冲击韧性大幅降低，大量碳化物在晶界呈片状分布，降低了晶界强度，使材料容易沿晶界脆断。关键词：HR3C钢；奥氏体；耐热钢；超超临界中图分类号：TG115．21文

2、献标志码：B文章编号：1674—1951(2016)05—0043—031．1机械性能检测0引言备用新管和第43～46排管材室温力学性能检HR3C钢是日本住友电气工业株式会社在测结果见表1。备用新管抗拉强度和硬度符合相关TP310H奥氏体不锈钢中添加N和Nb元素而开发要求，拉断试样有明显颈缩，断后延伸率在40％以出来的25Cr20Ni型奥氏体不锈钢，被命名为HR3C。上。第43～46排管材试样的抗拉强度和硬度符合在600～750oC条件下，HR3C钢的蠕变断裂强度明相关标准要求，但延伸率则远低于相关标准要求显高于TP347H，

3、TP310系列耐热钢，同时其高温抗(ASMECodeCase2115—1要求抗拉强度大于蒸汽氧化和抗烟气腐蚀性能明显优于18Cr一8Ni型655MPa，断后延伸率大于30％，硬度小于256HB)。耐热钢，目前已被广泛应用于超超临界锅炉高温过受管样规格限制，无法加工标准冲击试样，所加热器、高温再热器(以下简称高再)J。对HR3C工的冲击试样尺寸为5mm×3mm×551Tim，缺口为钢长时间高温运行后的组织性能进行研究，对锅炉1mm的V型缺口，所得数据仅用于比较冲击韧性的寿命评估具有重要意义。降低幅度。河南某电厂1机组为600MW

4、超超临界机组，拉伸试样断口形态如图1所示，备用新管延伸于2012年11月1日投产运行，启、停10余次，截至性能良好，而第43～46排管样断口周边几乎没有塑2015年3月5日，1机组高再炉管已累计运行约性形变现象，无明显颈缩，断口平齐，断面呈亮灰色，810d。试验取样的高再炉管材质为HR3C，规格为显示出明显的脆性特征。通过表1数据可知，运行57mmx4mm，运行温度在620～630℃。管样断后延伸率和冲击韧性均降低了80％以上。1．2金相检验1性能试验试验采用FeC1盐酸水溶液作为浸蚀剂，HR3C试验选取原始备用新管1根，运行

5、中炉管4根。备用新管的金相组织如图2所示，是组织形态良好运行炉管取样位置为高再从南向北第43～46排最的奥氏体组织；而第43～46排运行管材耐浸蚀性能外圈，对所取管样进行以下试验分析。较差，需将标准FeC1盐酸水溶液稀释为原来的表1管样机械性能20％后浸蚀做金相检验，说明运行炉管抗腐蚀性能收稿日期：2016—04—07；修回日期：2016—05—18降低。在金相显微镜下观察到第43～46排HR3C第5期李艳军，等：HR3C钢长期高温运行后的组织性能研究·45·织晶界变宽且有大量薄片状M：，c析出物连续分布，并使晶界强度降低。参

6、考文献：[1]唐利萍．超超临界锅炉用钢的发展[J]．应用能源技术，2007(10)：20—21．[2]于鸿矗，董建新，谢锡善．新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展[J]．世界钢铁，2010，10(2)：42—49，61．[3]李太江，刘福广，范长信，等．超超临界锅炉用新型奥氏体耐热钢HR3C的高温时效脆化研究[J]．热加工工艺，2010，39(14)：43—46．[4]方圆圆，赵杰，李晓娜．HR3C钢高温时效过程中的析出图6第44管样拉伸断口形态(200×)相[J]．金属学报，2010，46(7)：844—849．片状分布，这在

7、很大程度上削弱了晶界强度J。[5]刘俊建，陈国宏，王家庆，等．时效热处理对HR3C钢组织本次试验中运行炉管晶界有大量连续薄片状析出结构及力学性能的影响[J]．合肥工业大学学报：自然科物，其特征符合有关文献中论述的MC析出物特学版，2011(1)：47—51．征，故认为试验发现的晶界片状析出物为M，[6]李太江，刘福广，陈伟武，等．HR3C钢焊接接头高温时效C，大量碳化物的析出消耗了晶界附近较多合金元后的显微组织和力学性能[J]．金属热处理，2012(8)：16—20．素，在晶界附近可能造成合金元素的贫化带，使晶界强度大大降低，

8、因此拉伸试验时的断裂方式呈沿晶[7]张忠文，李新梅，杜宝帅，等．650℃时效条件下HR3C钢焊缝金属组织与韧性[J]．材料热处理学报，2011(4)：脆断。另外，Mc是硬脆相，与基体塑性变形不一104—109．致，在应力作用下将阻碍基体的塑性变形，从而在晶[8]郑子杰．HR3