FB2-COST-E焊接接頭蠕變性能及其斷裂機理研究.pdf

1、汽輪機轉(zhuǎn)子作為發(fā)電機組的核心部件之一，是電力設(shè)備中影響發(fā)電效率的關(guān)鍵部件。火力發(fā)電將繼續(xù)在未來的電力能源行業(yè)占主導(dǎo)地位，一直以來人們都致力于采取一系列措施來提高發(fā)電效率，其中最關(guān)鍵的是提高汽輪機組的蒸汽參數(shù)，即蒸汽溫度和蒸汽壓力，從而來節(jié)約能源、減少環(huán)境污染以及減少CO2的排放量。發(fā)展和使用超臨界或超超臨界技術(shù)是實現(xiàn)這一目標的核心技術(shù)手段。但是更高的蒸汽溫度和蒸汽壓力對材料的高溫綜合性能提出了更高的要求，尤其是材料的高溫蠕變強度。有著優(yōu)

2、異的高溫蠕變強度和很好的抗氧化性能的9％-12%的Cr鋼，被認為是提高發(fā)電效率的核心材料。
　　歐洲COST項目開發(fā)的改進型9%Cr鋼，如FB2和COST-E，由于其具有較好的高溫蠕變性能，成為中高壓轉(zhuǎn)子制造的最佳候選材料之一。為了充分發(fā)揮不同材料的潛能，節(jié)約成本，實際生產(chǎn)中往往需要將兩者焊接起來，作為一個焊接轉(zhuǎn)子整體來使用。因此，為了提供重要的設(shè)計使用參考依據(jù)，對FB2和COST-E鋼焊接接頭的高溫蠕變性的研究就顯得十分有必要。

3、
　　本文主要對FB2和COST-E鋼焊接接頭在不同溫度下的蠕變性能開展了研究。在對原始的蠕變數(shù)據(jù)和蠕變曲線的處理的基礎(chǔ)上結(jié)合MATLAB軟件，成功的擬合出三維的蠕變參數(shù)曲面，得到了Norton-Bailey本構(gòu)方程的參數(shù)，從而可以預(yù)測應(yīng)變速率-載荷-時間之間的關(guān)系。通過金相顯微鏡和掃描電子顯微鏡，對其蠕變前后的微觀組織進行了詳細的表征和對比分析，發(fā)現(xiàn)在COST-E側(cè)的熱影響區(qū)和母材中有大量的δ鐵素體(δ-Fe)組織，并發(fā)現(xiàn)δ-F

4、e組織在蠕變過程中扮演了重要的角色。結(jié)合硬度分析和數(shù)學計算，確定了斷裂位置在COST-E側(cè)熱影響區(qū)的過回火區(qū)，此區(qū)域也是硬度最低的區(qū)域。掃描電子顯微鏡分析斷后試樣發(fā)現(xiàn)，在斷口附近的δ-Fe邊界周圍有大量的蠕變空洞存在，馬氏體板條間出現(xiàn)了較多的蠕變空洞。對比蠕變前后的試樣，發(fā)現(xiàn)蠕變斷裂后的試樣其碳化物長大傾向明顯且數(shù)量增多。接頭的各區(qū)的蠕變強度依次是：FB2/COST-E母材、FB2側(cè)熱影響區(qū)、焊縫、COST-E側(cè)熱影響區(qū)。蠕變過程中由于