隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 各行各業(yè)都取得了 非常大的進(jìn)步, 人們的生活水平也有了 顯著的提高, 人們的需求也變得越來越多 ,尤其在電力方面, 人們需求最大, 因此我國的電力行業(yè)發(fā)展非常迅速, 但是在發(fā)展過程當(dāng) 中, 仍然存在很大的問題, 本文主要研究材料問題, 就 P91 鋼硬度不夠的問題展開了 化學(xué)成分分析、 力學(xué)性能及硬度檢測、 金相檢測等試驗, 找出出現(xiàn) P91 鋼硬度不夠的原因, 然后針對這一問題提出合理的解決方案。
Make an anaJysis of the causes for lower hardness in P91 steeJ pipes, which was found in a LhermaJ power plant. ThJ.ough the anaJysis of chemicaJ components,mechanical prope時. hardness test and metalJographic examination, combining some simj lar cases with lhe lower hardenss P91 steel pipes, the aulhor summe rized that lhe surfacedecarburization of the pip臼existed wide ly . 嘰lerefore the author pul [0陽ard l1tal 山e comprehensive examination shouLd be carried out to the sleel pipes wilh lower hardness toprevenl 由e misjudgmenl. Key words :P91: lower hardness; decarburization; fe rrite; metaUographic exarnination.
P91 鋼管有非常好的特性, 分別是高溫持久性、 抗蠕變性、 沖擊韌性, 焊接性能和工藝性能也是非常的好, 抗氧化性、 抗高溫蒸汽腐蝕性都比別的材料要好, 綜合來說, 它的性能最好。 一旦它的硬度降低了, 就會導(dǎo)致它的持久性變差, 這樣的話就特別容易被損壞, 進(jìn)而影響到機(jī)組的正常運(yùn)行。 在進(jìn)行檢驗的過程中可以看出這種鋼管出現(xiàn)了表面脫碳現(xiàn)象, 因此才會出現(xiàn)硬度降低的現(xiàn)象, 如果沒有得到很好的檢驗就直接換新的, 就造成了大大的浪費(fèi), 造成經(jīng)濟(jì)的損失。 本文著重研究了 P91 鋼管硬度偏低的原因, 進(jìn)而提出一些很好的建議, 以免造成判斷失誤, 帶來不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
1 現(xiàn)場檢測
經(jīng)過相關(guān)資料顯示, 在對某一個鋼管開展硬度檢測的時候, 可以知道沒有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求, 根據(jù)有關(guān)規(guī)定對分別用不同的里氏硬度計對需要檢測的鋼管 3 個截面各個方向開展檢測, 得到一些結(jié)果, 結(jié)果表明不一樣的硬度計對不一樣的截面各個方向測出來的數(shù)據(jù)結(jié)果都差不多, 沒有明顯的差異。 有關(guān)規(guī)定 P91 鋼管的硬度值應(yīng)該在 180～250, 測出來的結(jié)果都低于這個硬度值。
2 實驗室檢測及分析
2. 1 化學(xué)成分分析
我們拿出一部分硬度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的鋼管來進(jìn)行研究, 研究表明鋼管的化學(xué)成分達(dá)到了要求。
對上述硬度值偏低管道取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,分析榮立據(jù)見表2。由表中數(shù)據(jù)可知,詼鋼管化學(xué)成分中各化學(xué)元素質(zhì)藍(lán)分?jǐn)?shù)均符合(ASTM 335/335M-20 lO Slandard Specifìcation for SeamlessFerritic Alloy-Sleel Pipe ror High-TemperatureService)標(biāo)準(zhǔn)要求, 未見異常。
2. 2 力學(xué)性能檢測
對這些鋼管進(jìn)行切管制樣, 縱向和橫向分別取 3 個拉伸和沖擊試樣, 實施室溫力學(xué)試驗, 經(jīng)過合理的測驗, 它們的室溫力學(xué)性能都符合要求, 沖擊韌性特別的好。
2. 3 硬度檢測
把這些鋼管進(jìn)一步做處理, 把它們沿著橫截面取樣, 拋光而且還要進(jìn)行腐蝕, 然后用合適的硬度計對其進(jìn)行檢測, 沿著徑向從外表面向內(nèi)表面測試, 得到結(jié)果這些鋼管的外表面硬度達(dá)到了 150. 在測試的過程中從外表面向內(nèi)表面測試硬度是越來越大的, 當(dāng)深度達(dá)到一定的值以后, 硬度就不變了, 根據(jù)相關(guān)要求指出這種鋼管的硬度范圍為 196～265, 根據(jù)我們現(xiàn)場測試的結(jié)果表明這些鋼管的硬度是符合要求的, 只是外表面的硬度稍微有點小。
將鋼管沿橫截面取樣,拋光并腐蝕. 使用WilSOI1TU KON2500 型自動維氏硬度計沿徑向從外表面向內(nèi)測試. 試驗數(shù)據(jù)見閣1 0圖l 顯示. 試樣外表麗維氏硬度約為1 50. 隨著由表及里深度的增加. 硬度值增大. 主與深度大干1.72 111m 時,硬度值趨于穩(wěn)定,為255 。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)AS幣~ A335/33 5M 要求, 即l 鋼管維氏硬度值范圍應(yīng)為1 96-265'.) ,結(jié)合現(xiàn)場檢驗數(shù)據(jù),可以判定鋼管基體硬度符合標(biāo)準(zhǔn)要求,但外表面硬度偏低。
2. 4 金相檢測
2. 4. 1 檢測結(jié)果
對管道進(jìn)一步做出詳細(xì)研究, 這次從金相方面研究, 我們對這些鋼管橫截面和外表面展開金相研究, 研究結(jié)果表明, 它的外表面的組織由兩部分組成, 分別是鐵素體和回火馬氏體, 這樣的組織說明這些鋼管外表面存在脫碳的情況。
對管道橫截面和外表面進(jìn)行金相分析,結(jié)果如圖2 ,其靠近外表面的組織為鐵索體加回火馬氏體,屬于外表面脫碳現(xiàn)象。
2. 4. 2 原因分析
(1) 鋼在加熱或保溫過程中, 由于周圍氧化氣氛的作用, 鋼材表面會發(fā)生脫碳, 造成表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低, 其化學(xué)反應(yīng)式如下:
(2) 影響鋼脫碳的因素有鋼料的化學(xué)成分、 加熱溫度、 保溫時間和煤氣成分等。 鋼表層脫碳將大大降低材料的表面硬度。
(3) 在鋼管的生產(chǎn)加工過程中, 脫碳層會作為表面缺陷以切削加工余量的方法去除。 但若加工余量設(shè)計不足, 可能會使表面脫碳層殘留, 影響表面力學(xué)性能。 結(jié)合維氏硬度測試數(shù)據(jù), 確定該鋼管的脫碳層深度約為 1. 7 mm。 綜上所述, 此 P91 鋼管基體硬度符合標(biāo)準(zhǔn), 但由于表面存在脫碳層, 造成檢測結(jié)果低于標(biāo)準(zhǔn)值。
3 P91 鋼管硬度低案例
在近 2a 的檢驗過程中, 硬度值低于標(biāo)準(zhǔn)值的 P91 鋼管共 19 根,具體如表 4。 對每根鋼管都做了金相檢驗, 發(fā)現(xiàn)均存在鐵素體組織。對每根鋼管重新打磨, 根據(jù)不同的鋼管壁厚打磨厚度為 1. 5～2. 2mm,分?jǐn)?shù)次打磨, 每次打磨 0. 5 mm 左右; 每打磨 1 次, 進(jìn)行 1 次硬度檢驗。 結(jié)果為管道硬度值隨打磨深度增加而增大, 打磨至一定深度后硬度值符合標(biāo)準(zhǔn)要求, 鐵素體組織消失。 通過表 4, 可以推斷 P91鋼管因表面脫碳導(dǎo)致硬度偏低的現(xiàn)象比較普遍, 將表面脫碳層打磨掉, 硬度一般會符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
4 結(jié)論與建議
總而言之, 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 各行各業(yè)都取得了非常大的進(jìn)步, 人們的生活水平也有了顯著的提高, 人們的需求也變得越來越多, 尤其在電力方面, 人們需求最大, 因此我國的電力行業(yè)發(fā)展非常迅速, 但是在發(fā)展過程當(dāng)中, 仍然存在很大的問題, P91鋼管會因為表面脫碳層而使得它的硬度大大降低, 這種情況是非常常見的, 在開展現(xiàn)場檢驗的時候, 假如知道了它的硬度值沒有達(dá)到要求時, 不能直接給出結(jié)果, 應(yīng)該對它做金相檢驗, 判斷它的表面是不是有脫碳鐵素體, 避免出現(xiàn)判斷失誤而造成經(jīng)濟(jì)的損失。 如果檢測結(jié)果顯示并沒有發(fā)生脫碳現(xiàn)象, 那么說明該鋼管的硬度值就是真實的值。 如果發(fā)現(xiàn)了鐵素體, 那么就說明確實是硬度降低了, 為了讓鋼管還可以繼續(xù)使用, 可以向深處打磨, 假如打磨的越深硬度就越大, 而且用顯微鏡觀察鐵素體明顯變少, 說明這個鋼管存在表面脫碳層, 把表面打磨過后硬度就會達(dá)到要求的硬度, 如果打磨過后沒有明顯變化, 說明這個情況很有可能是熱處理沒有做好而導(dǎo)致出現(xiàn)的情況。
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