P92钢高温蠕变行为与断口形貌组织分析

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P92钢焊接及热处理问题分析

P92钢焊接及热处理问题分析

P92钢焊接及热处理问题分析作者:黄琼曾小川杨勇来源:《山东工业技术》2017年第03期摘要:当今世界火电机组朝高效率节能方向发展,超超临界火电机组被大量推广。

P92钢材因为其良好的高温抗蠕变性能而被应用在超超临界大容量机组中,但是其较差的可焊性又给现场安装带来一些难题。

本文针对P92钢在现场焊接和热处理中出现的不同类型的问题分析了其产生的原因并提出了相应处理措施。

关键词:P92钢材;焊接工艺;金相组织;热处理DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.041现代火电厂机组趋势朝着大容量方向发展,由此带来大容量机组对耐热钢的要求越来越高,华润蒲圻电厂二期2×1000MW的4#机组及茌平信源铝业有限公司700MW级机组工程5#机组为我方安装,为了满足超超临界机组高温高压情况下运行寿命的要求,过热器和再热器中大量采用了P92钢材,虽然国家电力公司能源建设部专门做出过P91/P92的工艺导则,但是在实际焊接中发现两者间还是存在不少差别的,为此我们就现场P92钢材焊接中出现的问题和解决方法进行了总结。

1 P92钢简介P91钢材的出现就已经极大提高了大容量机组的使用寿命和加工难度[1],为了进一步提高钢材的耐热性与使用寿命,日本新日铁公司在P91钢的基础上开发出了等级更高的NF616(T/P92)耐热钢,现在被广泛的用于超超临界机组中。

P92钢与P91不同之处在于降低了0.5%的Mo元素含量,同时加入了1.7%的W元素和0.0035%的B元素,这两种元素都增加了P92钢材的强化效果,且P92钢材的回火显微组织为双相马氏体结构,强度在P91基础上进一步提升。

P92钢的高温强度在590℃~650℃范围与TP347H等钢材相当,高温蠕变性能比P91高出30%[2]。

P92钢的具体成分及其力学性能如表1、表2所示。

2 P92钢材的焊接工艺SA335P92钢材含有的合金元素种类繁多,Cr、Mo元素含量高,且W元素的加入使得P92钢的焊接难度进一步加大,P92钢焊接工艺的执行情况一向是焊接工作的重中之重。

P92钢塑性变形行为

P92钢塑性变形行为

P 塑性 变形 行为 9 2钢
高 巍 ,刘 江 南 ,王 正 品 ,石 崇哲
( 西安工业大学 材料与化工学院 , 西安 7 0 3 ) 10 2

要 : 为 了给 P 2钢 的安全使 用 以及 塑性 变形加 工 提供 理 论 依 据 , P 2钢 的 塑性 变形 9 对 9
行 为进行 了研 究. 用静拉 伸试验 方 法研 究 了 P 2钢 的室温 塑性 变形 行 为. 采 9 结果 表 明 , 9 P 2钢 均 匀塑性 变形 和局部 集 中塑性 变形过程 都 分为三 个 阶段 , 塑性 变形 过 程 中发 生 了剧 烈 的形 变
的试 样形 貌 , 照片 中测量 计算 颈缩 直径 并记 录对 从
应 的载荷 . 由载荷 和颈缩 直径 即可求 得真 应力 S和 真 应变 E 由 Holmo 方 程 S = ” 即 lS=lk . l o n = ( g = g +
mm 的 5 光滑试 样 . MTS 8 倍 在 8 0电液伺 服试验 机 上 进行 室温 拉伸试 验 , 加载位 移速 率 2mm/ n mi. 在 拉 伸过 程 的整个 局 部集 中塑性 变 形 阶段 采 用 高分 辨率 数码 相机 即 时拍 下处 于 不 同颈缩 阶段
第4 期
高 巍等 : 9 P 2钢塑性变形行为 Fra bibliotek37 5
微 组织 照 片 , 据 金 相 照 片 测 量 P 2钢 马 氏 体 组 根 9
氏体 强 化 、 化物 和碳 、 化 物强 化 、 错 网强 化 、 碳 氮 位 界 面强化 等多 种复合 强 化机制 对 滑移位 错 的作用 , 使 之很 快 ( 面缩 率 约 为 2 4 ) 人 前 均 匀形 变 . 进 强 化 阶段 , 而且 呈 现 出 显著 的强 化 效 果 , 变强 化 形 指 数 最 大. 面 缩 率 约 为 5 6 时 进 入 后 均 在 . 匀 形变 强化 阶段 , 时 发生 了螺 型 位 错 的交 滑 移 , 这 因而 出现 了形 变 强 化 减 弱 现 象 , 变 强 化 指 数 。 形

(会议资料分享)p92钢650℃时效的组织性能研究

(会议资料分享)p92钢650℃时效的组织性能研究

October 2009 2009 Collaboration Network Annual Meeting of Clean andKunming, China Efficient Coal-fired Power Generation TechnologyP92钢650℃时效的组织性能研究张红军 周荣灿 唐丽英 于在松(西安热工研究院有限公司,西安,710032)Studies on Microstructure and Mechanical Properties of P92Steel Aged at 650℃Zhang Hong-Jun, Zhou Rong-Can, Tang Li-Ying, Y u Zai-Song( Xi’an Thermal Power Research Institute, Xi’an, 710032)摘 要:对P92钢在650℃时效500h、1000h、3000h、10000h 试样的微观组织、冲击吸收能量和硬度进行了试验研究,并与原始态的组织性能进行比较。

结果表明P92钢在时效时组织发生的一个重大变化为大量的Laves 相沿原奥氏体晶界和马氏体板条界等界面处沉淀析出,且在时效初期即大量析出,析出速度较快,随后减缓;Laves 相颗粒的粗化速率大大高于沉淀强化相M 23C 6;冲击吸收能量随时效时间的增加单调下降,材质脆化; Laves 相含量的增加程度与冲击吸收能量的降低程度相一致,两者之间存在对应关系;硬度随时效时间的增加呈下降趋势,但变化不大。

关键词:P92;时效;冲击吸收能量;Laves 相Abstract: The evolution of microstructures and mechanical properties of P92 steel, which was aged at 650 ℃with different time of 500h, 1000h, 3000h and 10000h was studied respectively. Microstructures and mechanical properties are compared between original sample and aged samples. The results show that the microstructural development of P92 steel during ageing is mainly precipitation of Laves phases, most Laves phases are precipitated in boundaries including the prior austenitic grain boundaries and martensitic lath boundaries. The content of Laves phase increased monotonously with ageing time, but the increasing rate is decreased monotonously. The growth rate of Laves phase particle is much higher than M 23C 6. As ageing time increases, the impact absorbed energy decreases monotonously and the P92 steel is embrittled. The evolution of Laves phases’ content is related the impact absorbed energy. Also, the hardness reduced slightly with ageing time. Key word: steel P92, aging, impact absorbed energy, Laves phases1 引言节能和环保日益受到重视,高效率、低排放的超超临界火力发电技术在此条件下得到大力发展。

P92耐热钢焊接热处理工艺对焊缝力学性能及金相组织的影响

P92耐热钢焊接热处理工艺对焊缝力学性能及金相组织的影响

P92耐热钢焊接热处理工艺对焊缝力学性能及金相组织的影响超超临界机组采用SA335P91/P92钢是新型铁素体耐热钢,具有高的持久强度和蠕变性能,可用于超超临界机组高温、高压主蒸汽管道等部件,其焊接接头性能的优劣直接关系到机组能否安全可靠运行,在对P92母材焊接接頭的常温和高温性能的基础上,总结焊接、热处理的工艺控制要点及经验及教训,为P92钢在我国超超临界机组成功应用提供了技术支持标签:P92钢;焊接接头:金相组织1P92钢特性P92钢是在P91的基础上,通过添加1.5%~2.0%W、优化MoVNbNB元素含量而开发的高蠕变断裂强度的铁素体(马氏体)耐热钢,其在600℃、1×10h 的蠕变断裂强度较P91钢提高20%以上。

P92钢都有较明显的时效倾向,且发生在500℃的温度范围内,而此范围正是这些材质650℃的工作温度。

P92钢的时效倾向特征是:3000小时时效其韧性下降很多,但在3000小时以后冲击功下降的倾向就不明显了。

1.1 焊接材料的选择现场焊接所选用的焊材要求P92钢焊接材料的选择除满足现场焊接所选用的焊材满足室温下的强度外,还必须满足运行温度下韧性和强度(蠕变强度)的要求。

焊缝金属在其熔敷成型及冷却过程中,一些微量元素(Nb、等)大部分固溶在V焊缝金属中,通过固溶强化反而降低了焊缝韧性。

因此,焊缝金属的冲击韧性总是低于母材的,为了提高焊缝韧性,必须合理搭配Nb .....等微量WVMnNi元素的含量,严格控制P.....等有害微量元素的及降低C含量。

P92钢经过正火及回火处理,显微组织为回火马氏体组织(主要是Fe碳化物及VCrMoNb的氮化物)研究发现,当焊缝金属成分与母材完全一致时,焊缝冲击韧性较低,主要因为P92钢中Cr、Mo、V、Nb等铁素体形成元素较多,若母材与焊缝金属成分一致,焊缝冷却凝固时易形成δ铁素体,而P92钢焊缝热处理后应得到回火马氏体组织,凡是能够防止δ铁素体形成并保证焊缝组织为全马氏体组织的成分均有利于焊缝韧性的优化,因此选择的焊接材料必须有保证常温和高温强度、塑性和韧性好,且含氢量低、操作性好等优点,并与母材相当的物理性能和常温、高温力学性能;焊缝金属的下临界转变点(AC1)应与母材相当,且铬当量:Creq≤10;焊缝含氢量符合低氢型碱性焊接材料标准;具有优良的焊接操作性能和工艺性能。

P92钢焊接接头存在的问题及防范措施

P92钢焊接接头存在的问题及防范措施

P92钢焊接接头存在的问题及防范措施摘要:P92钢具有耐高温,耐蠕变的特性,但是在焊接过程中如果控制不当焊接接头会出现诸多缺陷,需要对焊接过程进行严格控制,优化焊接工艺,提高焊接质量。

关键词:P92钢;焊接接头;问题引言P92钢是目前应用于超超临界机组的新型耐热钢材料,比其他铁素体合金钢具有更高的高温强度和抗蠕变性能,P92钢的抗热疲劳性强、热传导系数和膨胀系数具有较好的抗腐蚀性和抗氧化性能。

因而P92钢具有更高的运行参数,可提高机组的热效率,常用于高温、高压主蒸汽管道等部件,因此,其焊接接头性能的优劣直接关系到机组的安全可靠运行。

1 P92焊接特性P92钢是在P91钢中增加了2%左右的钨,降低约0.5%的钼含量,并加入少量硼,而形成一种新型的高强度、高韧性细晶,其体现出热膨胀系统更小、导热性及抗热疲劳性更高等优势。

但是相比P91而言,P92对温度的敏感性更高,其基本焊接工艺是小线能量、快速焊接,如果焊接质量控制不当,极易出现细小裂纹、夹渣、熔合等缺陷,故P92焊接过程中要对其预热温度、层间温度、线能量输入及热处理温度等指标进行严格控制,来保证焊缝质量。

2 P92钢焊接工艺流程2.1焊前预热预热通常采用远红外加热法,工艺控制方面,要尽量控制热影响区宽度,以免出现裂纹,且管道内外壁间温度差不得超过20℃。

预热前要注意校验热处理设备,要求温控仪具备环境温度自动补偿功能,加热时加热器的宽度、均温区、厚度及保温层宽度等均要与焊接工艺评定要求相符。

理论上氩弧焊打底要求预热温度为≤150℃,不过在实际操作过程中为了提高与手工焊接预热温度衔接的紧密性、减少停工次数,可适当将打底温度提高至200℃。

层间温度控制在150-200℃范围内;且预热温度达到200℃后要对层问温度进行不定期测量,一旦超过200℃则立即停止施焊,温度降至150℃时再进行施工。

2.2焊接过程控制大径厚壁管采取多层多道焊,盖面层焊退火焊道,钨极氩弧焊打底的焊层厚度不小于3mm。

不同焊后热处理方式对P92钢近表面组织性能的影响

不同焊后热处理方式对P92钢近表面组织性能的影响

电力建设Electric Power Construction第31卷第7期2010年7月V ol.31,No.7Jul ,2010ABSTRACT:Two different heating methods,includingresistance heating and induction heating,were used for post-weld heat treatment of the P92steel and an analysis was made of the effect of the two heating methods on the near-surface microstructures and mechanical properties of the P92steel.The results show that the induction heating treatment will not have obvious skin-effect on the skin metal;for both the resistance heating and induction heating methods,the carbide volume on the near-surface is obvious larger than that in the central of the base metal,which can result in decrease of the tensile strength of the near-surface base metal.It is therefore recommended that the temperature for heat treatment should be lowered as possible as it can on the condition that the requirements on the mechanical properties of the post-heat-treatment welding joints can be satisfied.KEYWORDS:P92steel ;induction heating ;resistance heating ;heat treatment ;carbide ;temperature摘要:分别采用电阻加热及感应加热方式对P92钢进行焊后热处理,分析了这2种加热方式对P92钢近表面组织性能的影响。

SA-335P92钢焊接及焊后热处理工艺

- 51 -第1期SA-335P92钢焊接及焊后热处理工艺胡林,刘颖(四川川润动力设备有限公司, 四川 自贡 64300)[摘 要] 经对SA-335P92钢焊接性能分析,发现其冷裂纹敏感性较大,具有一定的热裂纹敏感性。

针对其焊接特点,选择GTAW+SMAW的焊接工艺及焊后热处理工艺,所获得的接头经理化试验后各项指标合格,证明焊接工艺可行。

[关键词] SA-335P92钢;9CrWV焊丝;Chromet92焊条;焊接工艺作者简介:胡林(1986—),男,四川自贡人,本科,助理工程师。

主要从事锅炉、压力容器焊接、热处理工艺技术工作。

表1 SA-335P92钢化学成分SA-335P92钢是在SA-335P91钢的基础上添加1.8%左右的W 元素并降低Mo 元素及添加微量B 等元素开发的新型9%Cr 马氏体耐热钢。

SA-335P92钢由于具有良好的高温力学性能,现已成为大型电站锅炉中金属壁温在625℃以下的水冷壁、再热器、过热器及主蒸汽管道的首选材料。

本文结合具体的焊接经验,提出采用GTAW 打底+SMAW 填充盖面的焊接工艺,并且在焊后消除应力热处理工艺,为SA-335P92钢焊接取得了良好的效果。

1 SA-335P92钢化学成分及力学性能SA-335P92按照ASME 第Ⅱ卷(A 篇)标准采购,供货状态为正火+回火。

其化学成分、力学性能见表1、表2。

C Si Mn Cr Mo P S Ni 0.07~0.13≤0.500.3~0.68.5~9.50.30~0.60≤0.02≤0.01≤0.4Ti Zr W B N V Al Nb ≤0.01≤0.011.5~2.00.001~0.0060.03~0.070.15~0.25≤0.020.04~0.09抗拉强度/MPa屈服强度/MPa纵向伸长率(%)冲击吸收功Akv/J硬度HB ≥620≥440≥20—≤250表2 SA335-P92钢力学性能2 SA-335P92钢焊接性能分析2.1 焊接裂纹敏感性分析根据裂纹敏感性指数公式:Pcm=C+Si/30+(Mn+Cr+Cu)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B ,计算得0.758,说明该钢的冷裂纹敏感性较大,焊接时需要采取较高的预热温度进行预热。

p92钢δ-铁素体析出温度和析出原因

P92钢是一种高温合金钢,具有优异的耐热性能和抗氧化性能,在航空航天、火力发电、化工等领域得到广泛应用。

其中,铁素体相是P92钢中的一种重要的组织结构,对其力学性能和耐热性能起着至关重要的作用。

本文将围绕P92钢中铁素体的析出温度和析出原因展开讨论,以期对P92钢的性能进行更深入的了解和研究。

1. 铁素体析出温度铁素体在P92钢中的析出温度是影响其力学性能和耐热性能的重要因素。

通常情况下,P92钢中的铁素体析出温度一般在650℃至750℃之间。

在这一温度范围内,铁素体的析出量较大,对P92钢的性能影响较为显著。

2. 铁素体析出原因铁素体在P92钢中的析出主要受到以下几个因素的影响:2.1 化学成分P92钢中的化学成分是影响铁素体析出的关键因素之一。

其中,铬、钼等合金元素的含量对铁素体的析出起着重要作用。

适当的合金元素含量可以促进铁素体的析出,提高P92钢的热稳定性。

2.2 热处理工艺P92钢的热处理工艺对铁素体的析出有着直接的影响。

合理的热处理工艺可以使铁素体在适当的温度范围内析出,提高P92钢的性能。

2.3 热载荷P92钢在高温环境下承受着较大的热载荷,这对铁素体的析出也会产生影响。

合理设计P92钢的使用条件,可以减小热载荷对铁素体析出的影响,提高P92钢的使用寿命和稳定性。

3. 铁素体析出对P92钢性能的影响铁素体在P92钢中的析出对其性能有重要的影响,主要表现在以下几个方面:3.1 力学性能铁素体的析出会对P92钢的力学性能产生影响,包括强度、塑性等方面。

适当的铁素体析出可以提高P92钢的强度,改善其塑性,从而提高其在高温环境下的使用性能。

3.2 耐热性能铁素体的析出也会对P92钢的耐热性能产生影响。

适当的铁素体析出可以提高P92钢的耐热稳定性,延长其在高温环境下的使用寿命。

3.3 腐蚀性能铁素体的析出还会对P92钢的腐蚀性能产生影响。

适当的铁素体析出可以提高P92钢的抗氧化性能,延缓其在高温、高压环境下的腐蚀速度。

P92钢蠕变过程中Laves相的析出规律

P92钢蠕变过程中Laves相的析出规律林琳,周荣灿,贾建民,范长信,郭岩,侯淑芳西安热工研究院有限公司,陕西省西安市710032Precipitation of Laves during creep of P92steels LIN Lin,ZHOU Rongcan,JIA Jianmin,FAN Changxin,GUO Yan,HOU Shufang Xi’an Thermal Power Research Institute Co.Ltd.,Xi’an710032,Shaanxi Province,ChinaAbstract:Laves phase which precipitated during creep affect the properties of P92steel.This paper was focused on the law of Laves precipitation during creep by measuring the Laves phase particle amount sizes in the creep rupture samples.The result showed that the precipitation of Laves was controlled by stress and temperature.The growth process of Laves phase was accelerated by stress,and the number was suppressed by temperature.Key words:Laves phase;Nucleation and growth; Stress;Temperature摘要:P92钢在蠕变过程中析出的Laves相影响其性能。

本文通过测量蠕变断裂试样中的Laves相数量和颗粒尺寸,研究蠕变过程中Laves相的析出规律。

1 P92钢的化学成分和性能特点(1)

1 P92钢的化学成分和性能特点根据国外资料介绍,P92钢的化学成分和组织性能具有以下特点:1.1 SA335-P92钢是在P91钢的基础上添加W元素,适当减少MO元素的含量,开发出来的一种新型钢种。

其化学成分见表1。

表1:SA335-P92钢化学成分(%)C MnPSSiCrWMoVNbNBAlNi0.07~0.130.30~0.60≤0.020≤0.010≤0.508.50~9.501.50~2.000.30~0.600.15~0.250.04~0.090.030~0.0700.001~0.006≤0.040≤0.401.2 P92钢的主要性能(1)具有良好的物理性能P92钢的线膨胀系数与P91钢相同,比奥氏体钢低,甚至还低于P22钢的线膨胀系数,故P92钢在机组启动和停止时,抗疲劳损伤的能力不仅会优于奥氏体钢,也会比P22钢强,导热率与P91钢相同,比奥氏体钢高。

(2)具有比P91钢更高的高温蠕变断裂强度P92钢的常温强度和高温强度高于P91钢。

根据各国测试结果,按照ASME标准估算出来的550℃、600℃和625℃等不同温度下10万小时P92钢的蠕变断裂强度分别为199MPa、131MPa和101MPa;而P91钢在相应温度下的蠕变断裂强度分别为141MPa、98MPa和68MPa。

可以明显地看到P92钢的高温蠕变强度比P91钢高出很多。

(3)具有优异的常温冲击韧性P92钢不仅具有比传统钢明显优越的高温性能,而且还有优异的常温韧度。

它和P91钢的情况大致相同。

(4)具有优良的抗氧化性能P92钢的抗烟灰氧化和抗水蒸气氧化的性能与P91钢大致相同。

经测试,P92钢与P91钢在600℃、700℃下3000小时的水蒸气氧化皮厚度大致相同。

2 P92钢的焊接性分析2.1 焊接裂纹敏感性比传统的铁素体耐热钢低从斜Y拘束试验测试图中,可以看出P92钢只需预热到100℃,P91钢需要预热到180℃裂纹率为零,而P22钢需预热到300℃才能达到。

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P92钢高温蠕变行为与断口形貌组织分析
1 概述
能源需求、环境保护导致的电站锅炉高参数、大容量的发展趋势,使得锅炉管用钢的研究与开发向着高性能、低成本进行。

目前在日本和欧洲,各国对用于超超临界发电机组的9%-12%Cr铁素体耐热钢的研究十分广泛,该系列钢种以其优良的综合性能被世界上高蒸汽参数发电机组广泛采用。

P92钢(9Cr-0.5Mo-1.8WVNb)作为其代表钢种,是在对T/P91钢改进基础上开发出的适用于更高温度和更高蠕变断裂强度的9Cr型F/M类钢。

该钢种属于典型的采用“多元复合强化”理论设计出的钢种,其成分构成中既有固溶强化元素W、Mo,也有沉淀强化元素Nb、V,还引用了N、B元素以进一步提高钢的高温持久强度。

研究表明,P92钢具有良好的物理性能、高温蠕变断裂强度、优异的常温冲击韧性、以及优良的抗氧化性,是超(超)临界火电机组锅炉集箱以及应用于极苛刻蒸汽条件下的主蒸汽和再热蒸汽管道等管件的首选用钢之一。

目前美、日、德等国家已对P92钢进行全面试验研究以积累足够的制造以及运行经验。

研究主要集中在焊接工艺方面,对其工艺性能、力学性能、蠕变性能的研究工作也在逐步完善[2-3]。

近年来,随着超超临界机组的投运,我国对P92钢的冶炼、焊接、热压成形、热处理工艺进行了系列的研究,并初步掌握了超超临界机组P92钢管件设计、制造、检验等技术,为实现超超临界机组P92钢及其管件的国产化积累了经验,但有关P92钢的长期蠕变性能有待加强。

本文在实验的基础上,对P92钢的蠕变行为和断裂试样的断口形貌组织进行分析。

2 实验描述
2.1 实验材料
3.2 蠕变断口分析
3.2.1 宏观断口形貌
图3为蠕变断口的宏观形貌示意图。

试样断裂时宏观断口呈现杯锥状,形貌包含纤维区、放射区和剪切唇区。

两种温度各应力水平下,纤维区在断口表面所占比例均较大,而放射区、剪切唇区所占比例较小。

宏观断口形貌表明,蠕变过程中发生明显的宏观塑性变形。

对比图中不同温度下的断口纤维区面积可知,断口纤维区面积随着温度升高增大。

而在相同温度下,低应力时纤维区面积较大。

3.2.2 微观断口形貌
图4给出了断口纤维区的典型微观形貌,从图可以看出,两种温度下各断口纤维区分布着尺寸大小各不相同的等轴韧窝。

温度较低时(图4a、4b),断裂时间较长,断口韧窝非常明显,韧窝直径大且深,在个别韧窝底部存在第二相粒子,且粒子直径较小。

当温度升高时,韧窝直径变小且浅,分布较均匀、密集,且在韧窝中存在直径较大的第二相粒子的数目明显增多,表明在粗化的第二相粒子处容易形成韧窝。

由此可以看出,第二相粒子尺寸受温度影响较为显著。

3.2.3 断口分析及讨论
在高温蠕变条件下,P92的蠕变强化机制可以归纳为固溶强化和析出强化。

通常认为,在600 ℃、650 ℃下,第二相的析出导致基体中W、Mo元素含量减少,使得固溶强化作用降低。

蠕变的不稳定主要受到固溶强化作用的影响,而析出强化所起到的作用较小。

但是,J.Hald通过实验和模拟,证明固溶强化对P92钢微观结构的稳定性影响不大。

蠕变变形源自于位错和亚晶粒边界的迁移,高密度的位错,使位错运动受阻。

蠕变过程中,位错密度逐渐降低,强度也随之下降。

因此通过位错阻塞和亚晶粒边界引起的析出强化对微观结构的稳定性有着重大的影响。

在蠕变机制中,应当延迟位错和亚晶粒边界的迁移来保证蠕变强度。

P92钢在蠕变过程中析出的第二相粒子主要有Z相、MX、M23C6以及Laves相。

根据文献,Z相在650 ℃时效4 000 h后才会析出,而在本文的研究条件下,蠕变断裂时间较短,因此可忽略Z相的影响;
MX尺寸极小,在蠕变过程中极其稳定,且粗化速率很低;M23C6与Laves相对析出强化的影响巨大。

M23C6优先在奥氏体晶界或板条或阻塞边界处成核并长大,这与Laves相的形成十分相近。

但M23C6在蠕变时间较短的情况下,粗化并不明显,对材料性能影响很小。

而Laves相的长大速度快于M23C6,所以本文中第二相粒子主要为Laves 相,且与析出强化关系密切,因此主要考虑Laves相产生的影响。

P92钢在600 ℃时Laves相大约在*****h后完全析出并趋于稳定。

650℃时经过1546.5h蠕变后,Laves相的体积分数可达到2.6%,经过2000 h后完全析出。

文献的实验结果表明,650℃下Laves相粒子的体积大约比600℃大60%。

在本文研究条件下Laves相还处于析出阶段,因而600℃下只有个别韧窝下出现析出相。

而由图观察到650℃时,Laves相析出数量明显增多,且尺寸明显变大,充分说明温度对Laves相的很大影响。

4 结论
4.1 蠕变断裂时间与加速蠕变阶段开始时间的比值约为 1.41~1.82,即导致蠕变断裂速率加快的原因为空位和裂纹的形成与扩展。

4.2 利用幂律关系式拟合出的应力指数n分别为16.8和1
5.2,表明影响蠕变过程的主要因素为位错运动。

4.3 600℃、650℃下的损伤容许量系数分别为3.18,3.25,证实蠕变加速和最终断裂是由位错运动所致。

4.4 P92钢的宏观断口表现出该材料具有良好的高温塑性。

微观断口具有明显的韧窝断裂特性,高温时存在第二相粒子的韧窝的数目明显增多且第二相粒子的尺寸较大,表明其受到温度的影响较显著。

4.5 影响蠕变稳定性的主要因素为沉淀强化,与Laves相的析出关系密切,温度水平较高时,Laves相的快速析出降低了位错密度,影响材料的抗蠕变性能,使得蠕变断裂强度下降。

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