用于蒸汽轮机叶片的CrNi马氏体不锈钢的应力腐蚀裂纹
发布时间:2011-07-29 06:03
作者:互联网
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世界的大多数国家是通过火力来
发电的,它一般是指利用
煤炭、
石油和
天然气等
燃料燃烧时产生的
热能来加热水,使水产生
过热蒸汽,然后再由蒸汽旋转
气轮机发电。为了使发电厂效率最大化,一般有一系列高压、中压和多级低压气轮机,蒸汽通过每
阶段时利用它的热量和压力。在低压气轮机中输入温度约为230℃/3bar,经过一些叶栅后降低到约40℃/75
MBAr的输出状态。在低压
气筒中用于气轮机叶片的
合金要求具有高
强度和高的抗
应力腐蚀能力。典型的
钢种含有10~15wt%的Cr和2~6wt%Ni、添加Mo、V、Cu和/或Nb。它们具有
马氏体结构并进一步析出硬化。应力腐蚀
裂纹长大过程中,在裂纹内生成氧化物。该氧化物的厚度主要与时间和温度有关,并随着裂纹的长度而变化。研究的
焦点是表征用于低压气轮机叶片和转子的12wt%Cr马氏体
不锈钢中裂纹内的氧化物,目的是为了通过服役时间、氧化物厚度和形态来计算裂纹的起始时间。研究用的马氏体钢
商业名称为FV520B,详细的化学成分见表1。为了揭示主要的应力腐蚀裂纹的表面,把应力腐蚀试验的试样暴露在95℃经冷凝的蒸汽中7.5、13.0和98.3kh、
冷却、
机械断成两部分。用光学显微镜和电子显微镜,EDS(X-射线光谱学)和EBSD(电子背散射衍射)检验试样。 表1 FV502B的化学成分
元素 | C | Cr | Ni | Mn | Mo | Cu | Si | Nb | P | S |
wt% | <0.07 | 11.0- 13.0 | 5.0- 6.0 | <1.0 | 1.2- 2.0 | 1.4- 2.1 | <0.7 | 0.15- 0.30 | <0.025 | <0.015 |
检验结果表示:虽然试样1暴露的时间比较短,但试样1的裂纹比试样2长,所以说应力腐蚀裂纹长度不仅仅是由于暴露时间所造成。因为所有的试样在x、y和z平面上有均匀马氏体显微结构,所以裂纹长度的变化与基底显微结构没有关系。试样1在
缺口端部有较高的起始应力强度,可促进更早的裂纹形成,导致一样的暴露时间下形成较长的裂纹。用SEM和EDS测定横截面中的裂纹显示两种氧化物:一种是在裂纹延长时造成的两个新的面之间形成;另一种渗透在新的裂纹表面下的基底里。裂纹中的氧化物被认为富
铁,而裂纹面下的氧化层由较深的富
铬和富
锰的渗透层上部的富铁层组成。确定试样3中从裂纹端部到裂纹起源的氧化物形态的形成和暴露时间有关。希望进一步研究,用这种方法可以计算在服役时发现的应力腐蚀裂纹的起始时间。(心远)
备注:数据仅供参考,不作为投资依据。