ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние структуры на жаропрочность пароперегревателей из аустенитных сталей из "Работоспособность и долговечность металла энергетического оборудования " Широкое применение аустенитных сталей для наиболее горячей части пароперегревателей выявило чувствительность жаропрочных свойств этих сталей к их структурному состоянию. Ранее было показано, что аустенитные стали проявляют высокую чувствительность к пластической деформации (см. гл.1). Кроме пластической деформации жаропрочность аустенитных сталей зависит также от величины зерна. Так, большое число повреждений аустенитных пароперегревателей в первые 10—25 тыс. ч работы вызвано низкой жаропрочностью поставляемых труб, прошедших после холодной прокатки термическую обработку по режиму аустенизации при 1000—1050 С, которая не приводила к гомогенизации аустенита. При такой термической обработке формировалось мелкое зерно с условным диаметром (1- 2) 10 2 мм (8—11 балл шкалы). [c.59] Сформировавшийся в результате такой обработки аустенит обладает низкой термической стабильностью, и в процессе эксплуатации происходит интенсивное выделение вторичных фаз, содержащих хром (а-фаза, М23С6). Кроме того, идет дальнейшее развитие рекристаллизационных процессов с миграцией границ зерен. В результате этого в структуре стали при металлографическом исследовании выявляются широкие приграничные зоны, которые отличаются по травимости от тела зерна. Оба процесса приводят к разупрочнению металла и снижению его длительной прочности. [c.59] Р=Т (1 г + 20) (параметр Ларсона—Мюллера). Видно, что интенсивность разупрочняющих процессов в стали с мелким зерном (8—11 балл по шкале, ГОСТ 5639-82 ) существенно выше, чем в металле, термическая обработка которого после холодной прокатки проводилась при температуре 1100 С. В этом случае в трубах при аустенизации произошла гомогенизация аустенита, что вызвало его более высокую термическую стабильность. При этом в стали формируется зерно 3—7 балл. [c.60] Разупрочнение мелкозернистой аустенитной стали в эксплуатации приводит к существенному повышению длительной пластичности и снижению длительной прочности. Это подтверждается результатами Эксплуатации и лабораторных испытаний. [c.60] Пароперегревательные трубы из стали 12Х18Н12Т, имеющие величину зерна аустенита 3—7 балл, надежны в эксплуатации до 50—70 тыс. ч. Дальнейшая работоспособность труб зависит от интенсивности процессов, которые протекают в аустените при эксплуатации. При длительном воздействии высоких температур, стационарных и циклически изменяющихся нагрузок, а также рабочей среды в структуре стали происходят существенные изменения, идет процесс перераспределения легирующих элементов между телом зерна и границами зерен. [c.61] Ре и Сг во вторичных фазах возрастает с увеличением температурно-временного параметра эксплуатации. [c.62] При длительной эксплуатации в металле пароперегревателей наблюдается также процесс миграции границ зерен, в результате чего в структуре появляются так называемые двойные границы, которые являются следствием разной травимости тела зерна и приграничных объемов. [c.62] Под действием высоких температур и напряжений в металле происходят изменения в дислокационной структуре, характерные для процесса ползучести накопление хаотически расположенных дислокаций с высокой плотностью распределения, перераспределения дислокаций с образованием ячеистой субструктуры с клубковыми субграницами, декорированными дисперсными карбидами. Деформационные процессы при ползучести оказывают влияние на коррозионные свойства стали. [c.62] При температуре эксплуатации 600 °С и выше работа под напряжением в условиях ползучести в среде водяного пара (внутренняя поверхность труб) и дымовых газов (наружная поверхность труб) вызывает развитие межкристаллитной коррозии. [c.62] Межкристаллитная коррозия является одной из причин повреждения труб в процессе эксплуатации. Преимущественно от межкристаллитной коррозии повреждаются трубы промежуточных ступеней пароперегревателей вторичного пара. Вместе с тем поверхностные трещины на глубину 1—2 зерен наблюдаются и на трубах пароперегревателей из стали 12Х18Н12Т свежего пара. [c.62] Исследование дислокационной структуры металла после длительных сроков эксплуатации показывает, что процесс межкристаллитной коррозии в этих условиях протекает путем образования в металле крупных водородных пор. Водородные поры обнаруживаются также в металле пароперегревателей, на которых металлографически не выявляются растрескивания от межкристаллитной коррозии. Поры образуются на стыке трех зерен, в основном не связанных с карбидными частицами, имеют дислокационные границы как клубковые, так и сетчатые. [c.62] Область металла вокруг водородных пор имеет повышенную плотность дислокаций. Все эти признаки отличают обнаруженные поры от пор ползучести, появление которых является релаксационным процессом и не вызывает деформацию окружающей пору матрицы. Появление деформированных объемов возле водородной поры является следствием молизации водорода и повышения его давления. Рост пор происходит вдоль границ зерен. Коалесценция выросших пор приводит к образованию микротрещин межкристаллитной коррозии. [c.62] Таким образом, при эксплуатации пароперегревателей из аустенитной стали в металле протекают два взаимно ускоряюших процесса процесс ползучести, который увеличивает плотность вакансий в металле и соответственно ускоряет процесс диффузии водорода, и процесс образования водородных пор, которые сами по себе являются концентраторами напряжений и ускоряют разрушение при ползучести. [c.63] Вернуться к основной статье