ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структура и свойства сталей из "Ресурс сварных соединений паропроводов " В отечественной теплоэнергетике для паропроводов тепловых электростанций (ТЭС) широкое применение получили теплоустойчивые низколегированные хромомолибдеиованадиевые и хромомолибденовые ста-я углеродистые стали [1 - 5]. Жаропрочные и кратковременные механические свойства сталей обеспечиваются их химическим составом и термической обработкой (табл. 1.1 - 1.3). [c.6] В зарубежной теплоэнергетике материалами длительно эксплуатирующихся паропроводов служат преимущественно теплоустойчивые низколегированные стали (табл. 1.4), легированные хромом и молибденом (типа 1Сг-0,5Мо и 2,25Сг-1Мо), в меньшей степени - стали, легированные хромом, молибденом и ванадием (типа 0,5 r-0,5Mo-0,25V и l,2 r-lMo-0,25V), а также углеродистые стали. В последнее время за рубежом получили распространение более жаропрочные и технологичные высокохромистые стали преимущественно с содержанием 9 % хрома. [c.6] Работоспособность и надежность хромомолибденованадиевых сталей в процессе длительной эксплуатации при ползучести до 200. .. 250 тыс. ч и более определяется их структурой в исходном состоянии, которая в первую очередь зависит от химического состава и термической обработки (табл. 1.5, рис. 1.1) и, кроме того, от способа выплавки стали и технологии изготовления полуфабрикатов. [c.6] Примечание Предельное давление рабочей среды (пара) не офаничено для труб, поковок и отливок по нормативно-технической документации (НТД). [c.7] Примечания 1. Механические свойства сталей гарантированы согласно стандартам, приведенным в табл. 1.1. [c.10] Легирующими элементами в этих сталях являются хром, молибден и ванадий. Молибден рассматривается одним из основных элементов, который благоприятно влияет на жаропрочные свойства стали своим присутствием в твердом растворе. Молибден уменьшает диффузионную подвижность атомов, снижая переползание дислокаций и их скорость перемещения. Хром положительное влияние оказывает на жаростойкость стали и косвенно влияет на жаропрочность, находясь как и молибден в твердом растворе. Ванадий эффективно влияет на повышение длительной прочности и сопротивление ползучести стали благодаря своему упрочняющему действию путем образования термически устойчивых высокодисперсных карбидов. [c.14] В зависимости от применяемого режима термической обработки (например, при нормализации и последующем высоком отпуске) в низколегированной хромомолибденованадиевой стали может быть реализован тот или иной механизм упрочнения или их комбинация фазовый наклеп при у - а-превращении, дисперсионное твердение (выделение карбидов ванадия) и упрочнение твердого раствора (взаимодействие атомов молибдена и ванадия - углеродистых пар с дислокациями в твердом растворе). В таких сталях, подвергнутых ускоренному охлаждению (закалке) и последующему отпуску, реализуются все три механизма упрочнения. Наибольший вклад (около 55 %) в общее упрочнение вносится высокодисперсными карбидами ванадия V , меньший вклад (примерно 30 %) -от упрочнения твердым рартвором и наименьший вклад (до 15 %) - от фазового наклепа [6, 7]. [c.15] Под влиянием эксплуатационных факторов в хромомолибденованадиевой стали протекают процессы термодеформационного старения распад и выделение вторичных фаз, перестройка дислокационной структуры и накопление микроповрежденности в результате ползучести. [c.15] Вклад твердого раствора в упрочнение стали уменьшается, что связано с переходом молибдена в карбидную фазу (рис. 1.2). Вместе с тем, вклад в упрочнение частицами карбидной фазы практически не изменяется вследствие действия одновременно двух протекающих процессов -коагуляции карбидных частиц V , вызывающей незначительное снижение упрочнения, и выделении новых высокодисперсных карбидных частиц V в результате подстаривания, что способствует дополнительному упрочнению. Однако на стадиях длительной эксплуатации (свыше 100 тыс. ч) коагуляция (укрупнение) карбидных частиц становится основным фактором, приводящим к снижению эффективности дисперсионного твердения. [c.15] Вклад фазового наклепа определяется плотностью дислокаций, созданной в исходном состоянии, и ее изменениями в процессе эксплуатации. При отпуске и длительной эксплуатации карбиды ванадия выделяются на дислокациях и закрепляют их созданные дислокационные стенки являются барьером для движения новых дислокаций, возникающих под действием напряжений в процессе ползучести. Из этого следует, что изменения фазового наклепа обусловлены в первую очередь термической устойчивостью карбидной фазы [6]. [c.15] Обеднение молибденом твердого раствора в связи с переходом в карбидную фазу вызывает снижение жаропрочных свойств стали, В связи с этим предельно допустимым считается переход в карбиды не более 50 % молибдена (также до 50 % хрома) [8]. Изменение и перераспределение карбидных фаз с одновременным резким снижением количества цементита МзС при ползучести установлено по результатам фазового анализа карбидных осадков [6, 7]. [c.16] Обеднение твердого раствора легирующими элементами (суммарно r+Mo+V) в хромомолибденованадиевых сталях при ползучести можно проследить следующим образом. В исходном состоянии после полного цикла термической обработки (нормализации с отпуском) в карбидах находится суммарно r+Mo+V примерно 25. .. 30 % и повышается до 45% в процессе длительной эксплуатации с наработкой 150 тыс. ч при температуре 545 °С [9], при этом предельно допустимое содержание этих элементов в карбидах по условию сохранения жаропрочности сталей ограничивается количеством 60 %. [c.17] Процесс повреждаемости металла при ползучести находится во взаимосвязи с перестройкой дислокационной структуры. Так, на первой стадии ползучести хромомолибденованадиевой стали поры отсутствуют, при этом плотность дислокаций в ферритных зернах невелика, и более высокая вблизи фаниц зерен и у крупных карбидов. [c.18] На второй стадии ползучести появляются единичные поры размером до 0,1 мкм (часто называемые микропорами ввиду их слишком малого размера, которые можно выявить лишь с помощью электронной микроскопии) и располагаются на границах зерен, при этом плотность дислокаций растет процесс увеличения размера пор развивается с одновременным повышением плотности дислокаций. При переходе от второй к третьей стадии ползучести размер пор достигает 1. .. 3 мкм с плотностью до 100 пор/мм и более с последующим появлением цепочек пор по фа-ницам зерен. [c.18] На третьей стадии ползучести плотность микроповрежденности достигает 800. .. 1200 пор/мм (на стадии предразрушения до 2000. .. 2500 пор/мм ) размеры пор увеличиваются до 4. .. 5 мкм в цепочках с их слиянием в микротрещины. [c.18] Морфология пор во многом определяется расположением границ зерен по отношению к вектору растягивающих напряжений и условиями нафужения металла [10]. Так, поры округлой (овальной) формы зарождаются и развиваются в условиях растягивающих низких напряжений (либо в продолжительные периоды времени, при высоких температурах), клиновидные поры свидетельствуют о действии высоких напряжений (в небольшие периоды времени, при менее высоких температурах). [c.18] Вернуться к основной статье