未投用锅炉部件珠光体球化原因分析探讨_周黎明.pdf
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1、第 39 卷第 4 期电站系统工程Vol.39 No.42023 年 7 月PowerSystemEngineering60文章编号:1005-006X(2023)04-0060-04未投用锅炉部件珠光体球化原因分析探讨周黎明1向同琼1*颜春松2邹益平1(1.四川省特种设备检验研究院,2.四川川锅锅炉有限责任公司)摘要:对电厂未投用受热面管和集箱进行金相检验,发现部件有不同程度的珠光体球化。选取异常试样进行化学成分分析、力学性能试验和不同区域金相检验,并对部分球化试样重新热处理。发现制造过程中热处理偏差会引起珠光体球化,热加工会加剧球化级别,一般不超过 1 级。建议 A 级锅炉厂材料复验时增加
2、金相检验,出现球化时应判断交货级别。不同球化等级钢材在微观组织和力学性能上存在差异,掌握参数变化对锅炉寿命及安全评估有重要意义。关键词:未投用;锅炉部件;金相检验;珠光体球化;复验中图分类号:TK225文献标识码:BAnalysis of Pearlite Spheroidization on Un-served Boiler ComponentZHOU Li-ming1,XIANG Tong-qiong1,YAN Chun-song2,et al.(1.Sichuan Special Equipment Inspection and Research Institute,2.Sichuan
3、Chuanguo Boiler Co.,Ltd.)Abstract:During the metallographic inspection of un-served boiler steel tubes and headers,it was found that thepressure-containing member appears pearlite spheroidization in different degrees.After sampling the main steel tubeswith abnormal metallographic structure,conduct c
4、hemical analysis,mechanical performance test,and metallographicanalysis are carried out.Then,heat treatment is carried out once again with partially spheroidized sample.The analysisresults show that the implementation deviation of heat treatment will bring pearlite spheroidization and the hot proced
5、urewill aggravate the proceeding pearlite spheroidization,which is about one grade additional.Finally,the addedpearlite spheroidization is put forward for A boiler works during the course of receiving.The microstructure andmacro-mechanical properties have vary significantly with the degree of pearli
6、te spheroidization.So it is important tomaster the material attenuation of the senescence process,which will provide useful and targeted improvement to life andsafety assessment of boiler.Key words:un-served;boiler component;metallographic inspection;pearlite spheroidization;re-inspection电站锅炉受热面管和集箱
7、常用的 3 种材料是20G、15CrMoG 和 12Cr1MovG,其显微组织中的珠光体在长期高温作用下会发生球化现象12。珠光体球化过程也就是珠光体中的碳化物由最初的层片状逐渐转变成球状,最终造成材料的力学性能急剧降低34。伴随着锅炉使用过程中超温现象不断加剧,原子扩散速度加快,球化过程就变得愈发明显。珠光体球化后强度降低的原因是球化碳化物对位错运行的阻力小于片状碳化物5。因此,电站锅炉受热面管和集箱用钢材在制造和使用过程中珠光体球化程度是判定钢材可靠性的重要判据之一。珠光体球化常发生在使用过程中,且一般都伴随有使用过程中不同程度的超温情况67。然而,在对 2 台电站锅炉进行投用前常规检验时
8、,发现锅炉受热面钢管和集箱材料的珠光体球化现象十分严重,有球化评定为 2.03.0 级,也有评为 3.54.0级,这对锅炉的安全运行和使用寿命带来一定程度的影响。因此,为确保锅炉安全投用,也为了避免收稿日期:2022-08-09*通讯作者:向同琼周黎明(1988-),男,硕士,工程师。四川成都,610100该种材料带“病”使用,很有必要对其进行深入研究,在发现材料珠光体球化原因的同时,提出有针对性的措施,为材料的复验及定期检验等环节提供技术参考和支撑。表 1电厂 1 承压部件球化级别序号名称规格材质球化级别1低过低温段32420G2.0 级2右侧连排管28420G2.0 级3汽包脉冲管2842
9、0G2.5 级4汽包压力表管16320G2.5 级5屏过管42612Cr1MoVG2.0 级6高过中间水平段38512Cr1MoVG3.0 级表 2电厂 2 承压部件球化级别序号名称规格材质球化级别1二级减温器集箱4264012Cr1MoVG2.0 级2屏过集箱2192512Cr1MoVG3.0 级3集箱管接头515.512Cr1MoVG1.5 级4高过出口集箱2734012Cr1MoVG3.0 级5低过出口集箱2192512Cr1MoVG2.0 级6大屏入口混合集箱2732612Cr1MoVG1.5 级1现场金相检验在对电厂 1 承压部件材质为 20G、12Cr1MoVG的未服役受热面管和安
10、全附件连接管进行金相检验第 4 期周黎明等:未投用锅炉部件珠光体球化原因分析探讨61时,发现部分承压部件的显微组织中珠光体沿晶界呈球粒状分布,珠光体晶粒较细小,组织异常,球化级别分布如表 1 所示,金相组织显示如图 1 所示。对电厂 2 承压部件材质为 12Cr1MoVG 的未服役集箱进行金相检验时也发现同样异常现象,球化级别分布如表 2 所示,金相组织显示如图 2 所示。为了分析珠光体沿晶界呈球粒状分布的形成原因及其危害,对组织中珠光体沿晶界呈球粒状分布的受热面管和集箱取样进行试验分析。a)1 号样 2.0 级、500 b)2 号样 2.0 级、500 c)3 号样 2.5 级、500d)4
11、 号样 2.5 级、500e)5 号样 2.0 级、500 f)6 号样 3.0 级、500图 1电厂 1 承压部件金相组织a)1 号样 2.0 级、500b)2 号样 3.0 级、500c)3 号样 1.5 级、500d)4 号样 3.0 级、500e)5 号样 2.0 级、500f)6 号样 1.5 级、500图 2电厂 2 承压部件金相组织2试验分析方法2.1化学成分分析采用型号为 FOUNDRY-MASTER Xline 的火花直读光谱仪,对显微组织异常的钢管进行化学成分分析。结果表明,2 种钢材的化学成分均符合GB/T5310-20178的技术要求,见表 3。表 3试样化学成分(质量
12、分数,%)元素CSiMnPSCrMoV20G测试值0.19-0.220.23-0.310.39-0.640.0200.011标准0.17-0.230.17-0.370.35-0.650.0250.01512Cr1MoVG测试值0.10-0.130.22-0.280.45-0.620.0150.0051.02-1.090.27-0.310.17-0.25标准0.08-0.150.17-0.370.40-0.700.0250.0100.90-1.200.25-0.350.15-0.302.2力学性能试验依据 GB/T53102017、DL/T 67419999、DL/T 773201610,将 2
13、0 号钢、12Cr1MoVG 等钢材各个球化级别与其常温性能的相应数据进行汇总、分析。其中,20 号钢各个球化级别与其常温性能的相应数据的对比见表 4,12Cr1MoVG 钢各个球化级别与其常温性能的相应数据的对比见表 5。表 420 号钢珠光体球化级别与其常温性能相应数据对比球化级别抗拉强度 Rm/MPa屈服强度 Rel/MPa伸长率&/%显微硬度HV1 级455325351412 级423266401273 级416262431264 级382247431205 级36324642116标准1410-55024524120-160表512Cr1MoVG 珠光体球化级别与其常温性能相应数据对
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