彭以超
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张麦仓
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肖将楚
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杜晨阳
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董建新
材料热处理学报
采用真空渗碳方式对服役2.5年的乙烯裂解炉管钢Cr35Ni45Nb进行了加速渗碳处理,并进行了一系列的高温(1080℃)持久试验;分析了合金在接近实际服役温度下的渗碳特性和持久试验中合金内氧化与蠕变交互作用所引起的材料组织转变、空洞萌生及裂纹形核扩展等规律,重点讨论了渗碳对于合金高温持久寿命的影响机理.结果表明:在高温应力及渗碳因素的叠加条件下,Cr35Ni45Nb炉管近表面碳化物-基体相界面发生内氧化,造成低应力下较易形成空洞和裂纹,而且,裂纹更容易在柱状晶区枝晶间萌生扩展.渗碳时间越久,渗碳层深度越大,Cr35Ni45Nb钢炉管的持久寿命越长.主要原因在于,渗碳造成枝晶间或晶界碳化物增多,降低了合金的蠕变速率,延长了持久寿命;同时,渗碳过程形成的相当于合金内部摩擦力的渗碳应力也部分抵消了外部应力的作用.此外,尽管渗碳强化Cr35Ni45Nb耐热钢,但降低了其高温塑性,同时也会与服役环境下温差热应力及热疲劳损伤等发生交互作用,导致实际服役炉管的早期失效.
关键词:
真空渗碳
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Cr35Ni45
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高温持久寿命
,
内氧化
彭以超
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张麦仓
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肖将楚
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董建新
,
杜晨阳
材料热处理学报
以Cr35 Ni45 Nb合金钢为对象进行一系列高温蠕变持久试验,并采用SEM、EDS等对试样外表面、横截面及断口进行了观察分析.结果表明,蠕变过程中Cr35Ni45Nb的氧化腐蚀对持久寿命的影响较大,它主要取决于表面氧化膜破裂-自修复和内氧化两种行为的耦合过程;当氧化膜失去保护作用后,严重的内氧化过程将逐渐向心部扩展,使得晶界强度急剧弱化,材料的有效承载面积减小,从而加速材料的蠕变进程.另外,高温应力环境下Cr35Ni45Nb钢中会同时发生一次碳化物聚合粗化、析出相粒子数目减少、内氧化等化学损伤,以及蠕变空洞的形核长大甚至裂纹的形成等机械应力损伤,这两种损伤相互促进,导致炉管材料组织及力学性能弱化,持久寿命降低,Larson-Miller参数法外推的持久寿命发生一定程度的偏离.
关键词:
Cr35Ni45
,
内氧化
,
蠕变
,
持久寿命
