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熱電廠鍋爐過熱器15CrMo合金管在540℃/3.9 MPa條件下運行3000 h發生高溫蒸汽氧化失效行為
熱電廠鍋爐過熱器15CrMo合金管在540℃/3.9 MPa條件下運行3000 h發生高溫蒸汽氧化失效行為.利用X衍射、掃描電鏡和電子探針等對15CrMo鍋爐氧化層形貌和氧化膜成分進行組織結構觀察和分析,結合高溫水蒸氣存在的情況下氧化膜生長理論,分析了這一特定條件下高溫蒸汽氧化層的形成機理及其非正常失效原因.15CrMo合金管在較短的服役過程中珠光體組織球化嚴重,達到 4～5級,組織結構的退化導致力學性能嚴重下降同時爐管內壁發生嚴重的內氧化,從而降低管壁的有效厚度造成承壓能力下降.晶界優先腐蝕,靠近晶界的基體組織內部形成大量孔洞,孔洞的形成是因離子擴散優先形成氧化點引起.氧化腐蝕產物分為內外兩層,內氧化層結構疏松,方便了氣體分子和金屬離子的擴散,加劇了高溫氧化的進行.
鋼級被稱為鋼級，是每個特定鋼產品的名稱，是人們對鋼鐵的一種通用語言。在中國表達硬數字的方法通常由中文拼音字母，化學符號和阿拉伯數字的組合表示。
下面我們詳細介紹合金鋼管材料中每種元素和符號的含義。
1.鋼材開頭的兩位數字表示鋼中碳含量，以平均碳含量的一部分表示，如40Cr。
2.鋼中的主要合金元素，除個別合金元素外，通常以百分比表示。當平均合金含量<1.5％時，鋼號
通常，只有元素符號被標記，但內容未被標記。但在特殊情況下容易引起混淆。在元素符號之后，數字“1”也可以被標記。
例如，“12CrMoV”和“12Cr1MoV”鋼的鉻含量在前者為0.4-0.6％，后者為0.9-1.2％，其余成分全部相同。
當合金元素的平均含量≥1.5％，≥2.5％，≥3.5％等時，應在元素符號后標注含量，可表示為2,3
，4 ...等等。例如18Cr2Ni4WA。
3.釩V，鈦Ti和鋁AL在鋼中硼B，稀土稀土和其他合金元素都是合金元素。 雖然含量很低，但仍應在鋼材中。
標出。 例如，20MnVB鋼中釩含量為0.07-0.12％，硼含量為0.001-0.005％。
4，應在鋼號“A”的末端添加優質鋼材，以區別于普通優質鋼材。
5，特殊用途合金結構鋼，鋼冠（或后綴）代表使用鋼符號。 例如，專門用于鉚釘的30CrMnSi鋼，
鋼號是ML30CrMnSi。
6.對于低合金高強度鋼的專業使用，終應在鋼號上標明。 例如，16Mn鋼，橋梁的特殊鋼是“16Mnq”蒸汽
車梁的特殊鋼種為“16MnL”，壓力容器用特種鋼為“16MnR”。
1.結構用無縫管（GB/T8162-2008）是用于一般結構和機械結構的無縫管。2.流體輸送用無縫管（GB/T8163-2008）是用于輸送水、油、氣等流體的一般無縫管。3.低中壓鍋爐用無縫管（GB3087-2008）是用于制造各種結構低中壓鍋爐過熱蒸汽管、沸水管及機車鍋爐用過熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優質碳素結構鋼熱軋和冷拔（軋）無縫管。4.高壓鍋爐用無縫管（GB5310-2008）是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優質碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無縫管。5.化肥設備用高壓無縫管（GB6479-2000）是適用于工作溫度為-40~400℃、工作壓力為10~30Ma的化工設備和管道的優質碳素結構鋼和合金鋼無縫管。6.石油裂化用無縫管（GB9948-2006）是適用于石油精煉廠的爐管、熱交換器和管道無縫管。7.地質鉆探用鋼管（YB235-70）是供地質部門進行巖心鉆探使用的鋼管，按用途可分為鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管等。8.金剛石巖芯鉆探用無縫管（GB3423-82）是用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管的無縫管。9.石油鉆探管（YB528-65）是用于石油鉆探兩端內加厚或外加厚的無縫管。鋼管分車絲和不車絲兩種，車絲管用接頭聯結，不車絲管用對焊的方法與工具接頭聯結。 無縫管10.船舶用碳鋼無縫管（GB5312-85） 中國船級社材料與焊接規范——中國船級社（CCS） 挪威船級社（DNV）規范——挪威船級社（DNV） 英國勞氏船級社（LR）規范——英國勞氏船級社（LR） 德國勞埃德船級社（GL）規范——德國勞埃德船級社（GL） 美國船級社（ABS）規范——美國船級社（ABS） 法國船級社（BV）規范——法國船級社（BV） 意大利船級社（RINA）規范——意大利船級社（RINA） 日本船級社（NK）規范——日本船級社（NK） 是制造船舶I級耐壓管系、Ⅱ級耐壓管系、鍋爐及過熱器用的碳素鋼無縫管。碳素鋼無縫管管壁工作溫度不超過450℃，合金鋼無縫管管壁工作溫度超過450℃。11.汽車半軸套管用無縫管（GB3088-82）是制造汽車半軸套管及驅動橋橋殼軸管用的優質碳素結構鋼和合金結構鋼熱軋無縫管。12.柴油機用高壓油管（GB3093-86）是制造柴油機噴射系統高壓管用的冷拔無縫管。13.液壓和氣動缸筒用精密內徑無縫管（GB8713-88）是制造液壓和氣動缸筒用的具有精密內徑尺寸的冷拔或冷軋精密無縫管。14.冷拔或冷軋精密無縫管（GB3639-83）是用于機械結構、液壓設備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無縫管。選用精密無縫管制造機械結構或液壓設備等，可以大大節約機械加工工時，提高材料利用率，同時有利于提高產品質量。15.結構用不銹鋼無縫管（GB/T14975-2002）是廣泛用于化工、石油、輕紡、醫療、食品、機械等工業的耐腐蝕管道和結構件及零件的不銹鋼制成的熱軋（擠、擴）和冷拔（軋）無縫管。16.流體輸送用不銹鋼無縫管（GB/T14976-2002）是用于輸送流體的不銹鋼制成的熱軋（擠、擴）和冷拔（軋）無縫管。17.異型無縫管是除了圓管以外的其他截面形狀的無縫管的總稱。按鋼管截面形狀尺寸的不同又可分為等壁厚異型無縫管（代號為D）、不等壁厚異型無縫管（代號為BD）、變直徑異型無縫管（代號為BJ）。異型無縫管廣泛用于各種結構件、工具和機械零部件。和圓管相比，異型管一般都有較大的慣性矩和截面模數，有較大的抗彎抗扭能力，可以大大減輕結構重量，節約鋼材。18.低溫管道用無縫鋼管（GB/T18984-2003）是用于-45℃～-195℃級低溫壓力容器管道以及低溫熱交換器管道用無縫鋼管
合金鋼管的化學成分、熱處理性能、熔煉設備
1、合金鋼管簡介
合金鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。合金鋼管與圓鋼等實心鋼材相比，在抗彎抗扭強度相同時，重量較輕。
合金鋼管具有良好的力學性能主要用途是用于電廠，核電，高壓鍋爐，高溫過熱器和再熱器等高壓高溫的管道上及設備上，它是采用優質碳素鋼，合金結構鋼和不銹耐熱鋼做材質，經熱軋(擠、擴)或冷軋(拔)而成，大的優點可以 回收，符合環保、節能、節約資源的戰略，政策鼓勵擴大高壓合金管的應用領域。目前我國合金管消費量占鋼材總量的比重僅為發達的一半，合金管使用領域擴大為行業發展提供更廣闊的空間。
根據中國特鋼協會合 金管分會專家組的研究，未來我國高壓合金管長材的需求年均增長可 達 10-12%。合金管是鋼管按照生產用料(也就是材質)來定義的，顧名思義就是合金做的管子;而無縫管是鋼管按照生產工藝(有縫無縫)來定義的，區別于無縫管的就是有縫管，包括直縫焊管和螺旋管。
2、化學成分
C：0.08～0.15
Si：0.17～0.37
Mn：0.40～0.70
Cr：0.90～1.20
Mo：0.25～0.35
V：0.15～0.30
3、合金元素的影響
碳(C)碳是鋼中的主要元素,隨著鋼中含碳量的增加,鋼的常溫強度、硬度提高,但塑性、韌性及焊接能降低.所以,鍋爐承壓元件用鋼的含碳 量一般為 0.1%~0.25%。
錳(Mn)錳可以提高鋼的常溫強度、硬度及耐磨性,含量高時,焊接應 力增加.錳可使鋼的高溫短時強度提高,但對持久強度和蠕變極限及沒 有明顯的影響。
鉬(Mo)和鉻(Cr)鉬和鉻都能提高鋼的強度.鉻對提高鋼的高溫組織穩定性能——抵制珠光體球化、石墨化、抗高溫氧化有明顯效果. 并能提高抗腐蝕性. 但含鉻高的鋼,焊接裂紋敏感性強 ,溫差應力也大. 鉬對提高鋼的持久強高度有明顯作用.鉬有石墨化傾向可加鉻防病止, 鉻的脆化可用鉬化可用防止,二者共存可以提高鋼的綜合性能.
釩(V)釩在鋼中能提高高溫組織穩定性,還能抵消鉻對焊接性能的不 利影響.
鈦(Ti)鈦可提高鋼的持久強度,在抵合金鋼中,還可改善鋼的焊接性 能.
鎢(W)鎢可提高鋼的持久強度及高溫硬度.
硅(Si)硅能提高鋼的強度、耐磨性及抗氧化能力.與鉻共存時,可提 高抗高溫氧化能力,也可提高在煙氣中的抗腐蝕性能.
鈮(Nb)鈮與鈦的作用相同,可提高鋼有熱強性.
硼(B)硼的突出作用是提高鋼的淬透性.在耐熱鋼中可提高鋼的熱強 性及持久塑性.
4、熱處理性能
合金鋼的熱處理工藝，分為低碳合金鋼、中碳合金鋼、高碳合金鋼，低碳合金鋼一般需要進行滲碳、淬火、回火;中碳合金鋼一般需要進行調質處理，有些還根據需要進行表面淬火;高碳合金鋼一般需要淬火、回火。比如：低碳合金鋼 18CrMnTi ，920~950℃ 滲碳， 850~870℃油淬，回火 180~200℃，表層硬度 HRC58~67，心部 HRC30~45; 中碳合金鋼 40CrMnMo ， 840~850℃油淬， 630~650℃ 水或油，硬度 HB 302~341 ;高碳合金鋼 Cr12MoV，950~1000℃ 油淬，150~180℃回火，HRC60~64 。
5、熔煉工藝
熔煉設備：坩堝電阻爐，燃氣連續熔化爐。
工藝規范：熔煉所使用的材料要放在干燥無污染的地方，在使用前進行相應處理，去除表面污染物使用前進行烘干。
精煉處理：去除合金中的氣體，非金屬夾雜物和其他有害元素。
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