时效处理对离心铸造高温合金炉管HP40Nb的组织影响.pdf

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1、实验与研究时效处理对离心铸造高温合金炉管HP40Nb的组织影响Effectofagingtreatmentonmicrostructureofthecenntrifugallycastedhp40nbsuperalloypipe王成（甘肃建筑职业技术学院，甘肃兰州730050）摘要：本文采用OEM和XRD对经过1050℃不同时效时间处理的离心铸造高温合金炉管HP40N进行了分析，分析结果表明：HP40Nb炉管基体组织为奥氏体，析出的主要碳化物为Cr23C6和NbC。随着时效时间的增加，Cr23C6碳化物析出量

2、明显增加，其形态由骨架状变为网链状。而NbC碳化物随着时效时间的增加其析出量和形态几乎不发生变化。关键词：高温合金炉管HP40Nb；时效处理；组织；碳化物Abstract：ThisarticleusestheOEMandXRDtodifferentageingtimeafter1050℃processofthecenntrifugallycastedHP40Nbsuperalloypipeareanalyzed.TheanalysisresultsshowthattheHP40Nbfurnacetubefor

3、austeniticmatrixorganization,theprecipitationforCr23C6carbideandNbC.Withtheincreaseofagingtime,Cr23C6carbideprecipitationvolumeincreasedsignificantly,itsshapefromtheskeletalintonetworkchains.AndNbCcarbidesprecipitatewiththeincreaseofagingtimeitsquantityandf

4、ormalmostnochange.Keywords：HP40Nbsuperalloypipe；agingtreatment；structure；carbide中图分类号：TB302文献标识码：B文章编号：1003-8965(2015)04-0047-02离心铸造高温合金炉管HP40Nb,因具有好的抗渗碳相，枝晶间存在较多的鱼骨状共晶组织。性能、抗高温蠕变断裂强度、抗氧化性和焊接性等,在石油化工中,常用作制氢转化炉、乙烯裂解炉及加热炉炉管[1,2,3]。炉管在长期使用过程中除显微组织会发生如共晶碳化物(M7C

5、3)的转化和粗化、二次碳化物(M23C6)的析出和长大、σ相的析出等变化外,还会在晶界等处形成蠕变孔洞,进而发生孔洞的连接、微裂纹的形成、宏观裂纹的形成和扩展直至炉管破裂失效，特别在高温下时效后二图1HP40Nb炉管铸态组织次碳化物或其他析出相时常会有变化进而导致炉管性能HP40Nb炉管1050℃时效72h的组织如图2所示。[4,5,6]的退化。本文通过金相显微镜、X射线衍射仪研究了枝晶组织明显减少，晶界原析出相呈断续链状，晶内析出HP40Nb炉管在时效处理中其组织的变化特征，为炉管发相聚集成小块状，大部分一

6、次析出相己溶解于基体。生早期失效提供相应的组织理论基础。1实验方法试验材料取自某石化企业现场即将安装的HP40Nb炉管(铸态,内外表面均经过车削加工)，其化学成分如表1所示。由于HP40Nb运行时炉管外壁温度为950℃，图21050℃HP40Nb时效72h炉管的组织管内温度为810±10℃。为了能够更好的析出碳化物，HP40Nb炉管1050℃时效150h的组织如图3所示。在研究时效时间对其组织的影响时，初步确定时效温度为在晶界交叉处,一次碳化物由骨架状转变为链状。有向σ1050℃。在硅炭棒箱式炉（型号:KSY

7、-15-16A，工作最相发生转变的趋势，晶内及枝晶处均可见细小颗粒状碳化高温度1600℃，温控为数显，分度K，精度1℃）分别进物析出。行1050℃、72h、150h、200h时效处理。2实验结果2.1HP40Nb在1050℃，不同时效时间的组织HP40Nb炉管铸态组织如图1所示。铸态组织中白图31050℃HP40Nb时效150h炉管的组织色奥氏体基体为枝晶组织，晶内分布有少量的颗粒状析出表1HP40Nb炉管化学成分元素CSiMnCrNiNbPSFe含量(wt)0.40-0.5≤2.0≤2.025-2735-3

8、70.6-1.5≤0.03≤0.03余47实验与研究[9]HP40Nb炉管1050℃时效200h的组织如图4所示。NbC碳化物呈面心立方结构，文献作者认为共晶其组织依然是典型的柱状树枝晶。与服役前不同的是，奥NbC可以使相界更加曲折，不利于裂纹的连接和扩展，因氏体柱状晶上析出了大量的析出物，奥氏体晶界已经开始而可以延长炉管的断裂时间，原因主要是HP-Nb耐热合模糊。金晶界的共晶碳化物NbC形状复杂，