25Cr35Ni耐熱鋼的剩余壽命評估.pdf

1、25Cr35Ni系列耐熱鋼廣泛應(yīng)用于高溫設(shè)備中，如裂解管、轉(zhuǎn)化管和輻射管等裝置。構(gòu)件長期服役于高溫、壓力和氧化等惡劣環(huán)境中，使材料持久壽命不斷降低。轉(zhuǎn)化管和裂解管等設(shè)計(jì)壽命通常為10～20年，但由于運(yùn)行時(shí)材料持續(xù)劣化，且操作工藝參數(shù)存在波動(dòng)，為排除安全隱患和充分發(fā)掘材料的使用潛力，需要定期檢測材料狀態(tài)和評估構(gòu)件剩余壽命。本文工作主要針對兩種構(gòu)件，一是分析寶鋼某連續(xù)退火爐管的高溫蠕變持久性能;二是分析中海石油某合成氨裝置中一段爐轉(zhuǎn)化管的材

2、料狀態(tài)并預(yù)測其剩余壽命。實(shí)踐中通常利用蠕變持久試驗(yàn)并結(jié)合TTP參數(shù)進(jìn)行剩余壽命評估，TTP參數(shù)法將試驗(yàn)斷裂時(shí)間與試驗(yàn)溫度綜合為一對互補(bǔ)的參數(shù)，即P(σ)=f(tr，T)，將不同溫度和應(yīng)力條件下的持久試驗(yàn)數(shù)據(jù)歸一化，從而依據(jù)擬合的主曲線外推材料剩余壽命。然而，蠕變持久試驗(yàn)周期長且耗材量大，制約了在役材料剩余壽命的快速評估，所以研究和開發(fā)高效準(zhǔn)確的評估手段尤為重要。本文利用松弛試驗(yàn)評價(jià)材料蠕變持久性能優(yōu)劣，提出將松弛數(shù)據(jù)歸一化，結(jié)合松弛應(yīng)力

3、-斷裂時(shí)間關(guān)系評估材料剩余壽命。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)轉(zhuǎn)化管晶界處共晶組織發(fā)生輕微連接聚集現(xiàn)象，基體內(nèi)二次碳化物呈彌散細(xì)小狀態(tài)，組織狀態(tài)較好。轉(zhuǎn)化管服役后強(qiáng)度指標(biāo)較高，而塑性指標(biāo)明顯降低，但在合理范圍仍有使用潛力。輻射管材質(zhì)劣化嚴(yán)重，晶界處碳化物已經(jīng)呈網(wǎng)鏈狀，晶內(nèi)二次碳化物聚集呈塊狀。當(dāng)材料組織差異明顯時(shí)，可以利用組織分析材料持久性能的優(yōu)劣，但組織狀態(tài)相近時(shí)該方法受限。
　　(2)利用Larson-Mille

4、r參數(shù)和Z參數(shù)預(yù)測不同置信度下轉(zhuǎn)化管剩余壽命，按照設(shè)計(jì)條件根據(jù)Larson-Miller參數(shù)計(jì)算管材平均剩余壽命約為10.9萬小時(shí)，由Z參數(shù)分析95％置信度的剩余壽命約為6.4萬小時(shí)。從安全服役角度考慮，給出材料的建議剩余壽命額度約為6.4萬小時(shí)。采用Manson-Haferd參數(shù)和Z參數(shù)評估輻射管的剩余壽命，外推曲線與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。
　　(3)應(yīng)力松弛試驗(yàn)?zāi)軌蜩b別材料間的高溫蠕變持久性能差異，松弛極限越大，松弛蠕變速率越小，