12Cr1MoV钢球化4~5级后力学性能与寿命评估研究

【摘要】12CrlMoV钢管在长期高温高压和交变应力工况下运行,会导致珠光体球化、固溶体合金元素贫化和碳化物聚集等组织不稳定问题；组织不稳定引起管道发生松弛和蠕变,使得管道的持久强度、硬度等主要抗疲劳力学性能指标下降,特别是当珠光体球化达到4-5级后,其力学性能会出现明显下降,对发电机组的安全稳定运行构成严重威胁。本文以电站锅炉用12CrlMoV钢管为主要研究对象,通过对甘肃省投入运行的电站锅炉用12CrlMoV钢管进行试验后获得的基础金相组织和力学性能数据进行分析,并对比文献资料相关数据,找出影响12CrlMoV钢强度、硬度等主要力学性能指标的原因和规律。针对珠光体球化4-5级后12CrlMoV钢构件的运行时间、运行温度及常温力学性能,探究该钢种在实际运行过程中显微组织变化与力学性能劣化之间的关系,为现场判断12CrlMoV钢实际组织状态与性能提供理论依据:通过持久强度试验,利用L-M参数方程对12CrlMoV钢球化4-5级后的剩余寿命进行评估,解决了服役12CrlMoV钢如何开展设备运行监督、制定设备寿命计划的问题。结果表明：随着珠光体球化级别的增加,12CrlMoV钢的综合常温力学性能呈下降趋势,但大部分珠光体球化4.5级和5级试样的常温屈服强度、抗拉强度和伸长率高于标准下限值。高温力学性能分析可知,12CrlMoV钢珠光体球化4-5级后高温性能虽有所下降,但大部分能够基本满足设计运行温度下的性能指标要求。对于这部分部件能否在设计工况下继续使用,以及剩余安全使用时间的判别,需要借助其他试验手段进行验证。剩余寿命评估结果显示：珠光体球化级别不是影响钢材寿命的直接因素。对于同一规格的试样,运行压力越高,剩余寿命越少；运行温度越高,剩余寿命越少。对于运行温度和运行压力相同的部件,在设计厚度相同时,其外径越大,材料承受的应力越大,寿命越短。
【作者】李玉鹏；
【导师】徐建林；赵明忠；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料工程，2014，硕士
【关键词】12Cr1MoV钢；球化；力学性能；寿命评估；

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