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加热温度对S30432不锈钢管内壁喷丸处理效果的影响
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加热温度对S30432不锈钢管内壁喷丸处理效果的影响

作者:小编    发布时间:2021-07-20 08:37:04     浏览次数 :


对进口Super304H和国产S30432不锈钢管在不同温度下进行2小时热处理对比实验发现,当加热温度超过750时,喷丸应变层的微观结构恶化,断裂结晶层在100C 劣化出现。由于多滑移层结构,降低了Cr元素向表面扩散迁移的能力,喷丸质量的好坏极大地影响了喷丸变形层的高温软化能力。 Super304H喷丸管硬度高,变形组织分布均匀,短时耐高温软化能力比国产S30432喷丸管高100以上。为充分利用喷丸的表面加工硬化能力,喷丸质量和弯曲或焊接后的热处理温度不得超过730。

S30432(类似于国外的Super 304H)不锈钢管是目前国内研制的超超临界发电机组锅炉过热器和再热器所采用的材料之一,为进一步提高这些材料的抗蒸汽氧化能力,采用内壁喷丸强化方法使内表面和下表面层硬化,促进Cr元素扩散,使不锈钢管壁内表面初步形成致密的Cr2O3保护膜层。单元操作。但是,目前的喷丸处理工艺大多是在加热面管板制造安装前对直管进行喷丸处理,对于直管进行喷丸处理,在后续的焊接和焊接过程中,喷丸硬化层的组织和性能会变差。后弯曲。我没有看到任何有关热处理的相关报道。为此,本文在实验室条件下对国产S30432和进口Super 304H不锈钢内壁管进行了不同温度等级的热处理,分析了喷丸应变层的组织和形状。为喷丸管焊接和变形后热处理提供技术支持,研究显微硬度变化规律。

1 试验材料和方法

本次试验所用管材1号为d45mm8.9mm标准国产喷丸S30432不锈钢管,2号管材为日本住友公司进口喷丸Super 304H钢管。 d48.3mm x 8.5mm 的规格。两种管材样品粒径为6~7:级,其力学性能和化学成分分别符合ASME Code Case 2328和A 213/A 213M-07标准。管1喷丸硬化层碎片结晶层较薄且局部不连续,硬化层厚度和硬度分布不均,而管2喷丸硬化层碎片结晶层较厚且较多制服。硬化层的厚度和硬度分布均匀性优于1号管。

取1号管和2号管的圆形试样进行热处理试验,在炉内加热,分别在650、750、775、800、850、950、1150保温2小时后,在水鼓风炉中冷却。热处理后,使用OPTON高级体视显微镜观察分析内壁宏观形貌,使用金属显微镜分析结构性能,测量喷丸变形层深度等,使用显微硬度计要确定维氏硬度,请使用电子显微镜扫描内壁表面的背向散射。电子(BEJ) 和二次电子(SEI) 的图像分析。 EDAX 用于成分的半定量分析。

2 内壁喷丸层宏观形态特征

各样品内壁宏观形态特征对比观察结果见表1,部分样品内壁宏观结构典型形态特征见图1。

从表1 和图1 可以看出。 (1)随着热处理温度的升高,各管试样的内壁经过:首先形成氧化色(即氧化膜)——氧化色变深——氧化膜上形成零星的氧化痕——氧化痕增大、变厚形成氧化皮- 氧化皮变厚- 氧化皮增厚到一定厚度- 氧化皮下降。 (2)管子1和2的喷丸层对短期高温空气氧化的抵抗能力有一定的差异。 1号样品管内壁约30%在775时会形成氧化皮,850时内壁会形成氧化皮,局部氧化皮会零星剥落。如果到850内壁没有形成厚氧化膜,或者当薄氧化皮接近950时,氧化皮完全形成并发生局部剥落。这说明中国喷丸管的喷丸层质量不如进口喷丸管。

另外,在对国产S30432不锈钢管内壁喷丸管和无喷丸管(供料管内壁和外壁)进行650热处理对比试验中,两种管材均未进行内壁喷丸处理,外壁呈一定厚度的灰黑色氧化皮,而喷丸处理的内壁,如管材,只是被氧化,没有形成氧化皮。因此,表1的对比结果表明,良好的表面喷丸处理可使S30432不锈钢管的短时热风抗氧化性能提高约150-200。

3 内壁喷丸变形层的显微组织和形态特征

将经过不同温度热处理的管材制成金相试样,观察分析内壁喷丸强化应变层的显微组织和形貌特征,并用蔡司Imager.Alm研究显微镜测量其厚度。测量结果如表2所示。代表性的形状和外观特征如图2所示。测试结果发现: (1)在高温热处理过程中,内壁喷丸层的碎片晶层会发生如下变化:位错密度降低,晶胞结构变成细晶粒形成和晶粒长大,内壁喷丸强化层的多重滑移层退化特征是滑移带和滑移系的数量减少,颗粒尺寸减小基本不变。在高温热处理过程中,内壁喷丸层碎晶层的降解率高于多滑移层。 (2)在保温2小时的条件下,1号管内壁喷丸层的晶片层的再结晶温度范围约为750-800,为800。 (3) 650热处理后,1号管和2号管内壁喷丸层碎片没有再结晶,但位错密度和残余应力等变形组织得到恢复。 (4) 1150热处理后,1号管和2号管内壁喷丸应变层形状消失,再结晶晶粒中出现孪晶。滑移层和单滑移层变化不大。

4 喷丸硬化层维氏硬度变化

本次试验所用硬度计型号为FM-700,试验载荷为2009年,所有热处理试样均采用磨削镶嵌金属结构进行抛光,表3为采用管壁厚中点的试验结果.从表3 可以看出。 (1) 650热处理后,1号管喷丸硬化层硬度低于公司标准规定值,而热处理后喷丸硬化层硬度为1号管750。 2管也有所下降,但仍基本满足企业标准要求,显示出进口Super 304H喷丸管短期耐高温软化能力,比国产S30432喷丸管高100以上。因为可变形结构的硬度高。 (2)随着热处理温度的升高,管状喷丸层的硬度逐渐降低。热处理温度为950时,一次层硬度低于200HV0.2,但仍高于母材硬度,热处理温度为1时,硬度为一次性层为150C。该层仅略高于基材的硬度。

5 铬元素分布规律

使用EDAX分析了内壁喷丸强化应变层和金属织构样品1和2基体的能谱,Cr元素含量分布规律在http://1287给出。 cn/3. (1)经过650和750热处理,1号、2号管试样内壁喷丸层外Cr含量大于19.00%。在775、800和850热处理后,管1和管2内壁喷涂9层,外部铬含量小于19.00%。

例:775热处理后,管1喷丸层外Cr含量为18.53%,800热处理后,喷丸层外Cr含量为18。经61%、850热处理后,Cr含量为18.92%。 (2)经950热处理后,1号管材和2号管材样品内壁原始喷丸层Cr含量高于19.00%。 (3)经1150热处理后,管试样内壁原喷丸层外Cr含量小于19.00%。这表明,每个管样品的内壁喷丸强化层在650 至750 的温度范围内仍保持优异的将Cr 输送到外表面的能力。在775-850C温度范围内发生结构变形。各管样品内壁不同壁面。劣化程度,将Cr输送到外表面的能力降低; ? ? ? ? ? ?管内热空气在9501150温度范围内氧化的机理——随着氧化温度的升高,氧化速度大大加快,Cr被输送到外表面,使该元素不如氧化消耗的Cr量,因此发生Cr a 减少。内壁原喷9层外侧内容物。

六,结论

(1) 如果在2小时保温试验条件下加热温度超过750,喷丸变形层的微观结构恶化,损坏的产品层比多滑移层变化得更快。导致Cr迁移到表面,降低其快速扩散和迁移的能力。

(2)喷丸质量对喷丸变形层的抗高温软化影响很大,进口Super 304H不锈钢管变形结构均匀,硬度高,因此短期高温软化抗力是100。 高于国产S30432不锈钢管。

(3)要充分实现喷丸表面加工硬化效果,首先要保证喷丸质量,其次要注意弯管加工或热处理温度。焊后不超过730。


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