ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В МЕТАЛЛЕ (АУСТЕНИТНОЙ ХРОМОМАРГАНЦЕВОЙ СТАЛИ) НА НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЬНЫХ ТРУБ

摘要

Представлено исследование элементного состава измененного слоя на наружной поверхности пароперегревательной трубы из стали марки ДИ59 после длительной эксплуатации. Показано, что слой расположен между окалиной и матрицей, обеднен кремнием, марганцем, медью и хромом с максимальным сродством к окислителю, обогащен до 90% железом и никелем, состоит преимущественно из фазы α-Fe (феррита) с ферромагнитными свойствами. Слой образовался в результате избирательного окисления и диффузии из матрицы в окалину металлов с меньшей стандартной свободной энергией образования сульфидов и оксидов. Магнитным ферритометром проведено экспериментальное исследование эволюции слоя методом испытания стали марки ДИ59 на жаростойкость в воздушной среде при температурах 585, 650 и 700℃ в течение 15×10~3 ч, на ползучесть при температуре 750℃ и напряжении 60 МПа и на,длительную прочность при температурах 700 и 750℃ и напряжениях от 30 до 80 МПа. Образцы для испытаний изготовлены из труб в состоянии поставки. Установлена связь содержания ферритной фазы в поверхностном слое металла с температурой и временем испытания. Разработана зависимость для оценки эквивалентной температуры эксплуатации наружной поверхности пароперегревательных труб по данным магнитной ферритометрии. Показано, что значения температуры эксплуатации, определенные по содержанию ферритной фазы и концентрации σ-фазы в структуре металла пароперегревательных труб со значительной наработкой, близки. Предложено использовать магнитную ферритометрию для выявления тепловой неравномерности и разверенных труб пароперегревателей котлов ТЭС.