奥氏体耐热钢锅炉管剩余寿命研究

摘要

奥氏体耐热钢是近年来电站锅炉常用的钢材，它具有优良的高温使用性能，是高级锅炉管用钢材。奥氏体耐热钢可能会因超温过热或晶间腐蚀等原因发生爆管，但目前尚没有有效的评估奥氏体耐热钢寿命的方法。通过对奥氏体耐热钢的组织性能分析及磁性测量，试图建立有效的针对奥氏体钢的寿命评估方法，用于指导电力生产。
　　在生产实际中发现，原本属于无磁性的奥氏体耐热钢，运行一段时间后，会产生一定的磁性，特别是对于有超温经历的锅炉管。基于此发现，本文进行了以下方面的工作：(1)对不同老化程度的锅炉用奥氏体耐热钢进行了金相分析；(2)对析出物进行能谱分析，对运行后析出物的种类进行了分析讨论；(3)对爆管试样进行了磁性测量。针对奥氏体耐热钢运行老化后出现磁性这一独特现象，试图在钢材老化和磁性变化之间建立一定的联系，以便用简便的磁性测量掌握钢材的损伤老化程度。
　　研究结果表明，奥氏体耐热钢高温运行后从固溶体中析出碳化物及金属间化合物σ相，使钢材的强度、塑性等性能下降，并增加了晶间腐蚀的敏感性。σ相的析出还导致磁性的增加，向火面和爆口处的碳化物和σ相析出较多，磁场强度较高；背火面的碳化物和σ相析出较少或基本无析出，磁场强度很小。磁性的强弱和钢材的损伤程度之间存在一定的联系。
　　通过对组织性能及磁性变化的分析，对不同老化程度的锅炉管的老化程度进行定量研究。通过进一步的工作，可以建立奥氏体不锈钢（如TP304H）炉管的剩余寿命与磁性变化之间的定量关系。以通过简单的奥氏体不锈钢内在组织的磁性测量借以判断其老化程度进而对部件剩余寿命作出准确的计算，为奥氏体不锈钢炉管的运行状况监督和寿命预测提供一种理论依据。

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第一章绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2本文的主要工作

第二章耐热钢在运行中的组织性能变化

2.1珠光体的球化和碳化物的聚集

2.2石墨化

2.3时效

2.4合金元素的重新分配

2.5奥氏体耐热钢的组织性能及其在运行中的变化

第三章耐热钢的寿命评估方法

3.1等温线外推法[ 3,4]

3.2 L－M参数法[4,5]

3.3金相组织评定法[6,7,8,9]

3.4根据蠕变曲线的形状进行寿命评估

3.5奥氏体锅炉管寿命评估研究现状

第四章磁性法评估钢材的组织结构

4.1磁性及其物理本质

4.2顺磁性与抗磁性及其测量

4.3铁磁性及其测量

第五章不锈钢耐热钢炉管的寿命研究

5.1试验用材料的获得

5.2金相分析研究

5.3扫描电镜能谱分析

5.4磁场强度测量研究

5.5讨论

第六章结论

参考文献

致谢