蒸汽軟管影響蒸汽氣氛中不銹鋼和鎳基合金

1、蒸汽軟管影響蒸汽氣氛中不銹鋼和鎳基合金膨脹接頭使用壽命的因素D朗m融WRahoi伸縮軟管式膨脹接頭是為了吸收管道系統(tǒng)中反復(fù)產(chǎn)生的熱和機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及抵抗內(nèi)部和外部壓力而設(shè)計(jì)的。電廠中具有膨脹接頭的部位包括城市供熱管線、冷凝器頸部、熱交換器殼體以及從中壓到低壓汽輪機(jī)的幾乎所有連接管道。由于這些伸縮管道在制造和運(yùn)行膨脹過程中均處于高的應(yīng)力狀態(tài)，所以它們可能對(duì)某種形式的破壞如應(yīng)力腐蝕裂紋很敏感。在水系統(tǒng)中常常是由于氯化物的存在而引起的，但是在蒸汽

2、系統(tǒng)中則大多數(shù)情況被認(rèn)為是氫氧化物而導(dǎo)致的。根據(jù)AISI300型不銹鋼伸縮軟管長(zhǎng)期暴露于氯化物離子下的使用經(jīng)驗(yàn)，HiⅡ和Mark的一篇論文推薦使用鎳基合金來(lái)避免應(yīng)力腐蝕裂紋。同樣，在堿性腐蝕環(huán)境中合金400和合金600兩種都已成功地用來(lái)預(yù)防應(yīng)力腐蝕裂紋的出現(xiàn)，但是斷裂仍繼續(xù)在產(chǎn)生。過早的斷裂看來(lái)并不是因單一的腐蝕劑或操作應(yīng)力而造成的，原因可能是多方面的，其中多數(shù)在伸縮膨脹接頭最終成型后可用消除應(yīng)力退火方法來(lái)加以消除。本文將討論幾種可能的

3、斷裂機(jī)理并用實(shí)例說明最終的退火工藝?？赡艿臄嗔褭C(jī)理所有的下列因素都被認(rèn)為是造成伸縮軟管斷裂的原因：冷加工造成的延展性降低冷加工組織氫脆應(yīng)力腐蝕裂紋在高和低周期中的疲勞碳化物析出冷加工造成的延展性降低伸縮軟管的成型通常需要對(duì)材料進(jìn)行劇烈變形。冷加工量的范圍常常是從零到材料的延伸極限。冷加工降低延展性，并且在沒有其他復(fù)雜因素，如腐蝕的情況下，低周期疲勞壽命與延展性之間將存在一種基本關(guān)系。co￡fin及其他作者通過實(shí)驗(yàn)表明了周期使用壽命、Nf

4、；塑性變形范圍、△s。以及拉伸斷裂延展性∈，之間的關(guān)系：(Nf)“(△S。)=∈f／2[n=1／2，對(duì)于大多數(shù)材料拉伸斷裂延展性被定義為：∈f_一ln(1一RA)式中，RA是拉伸試驗(yàn)所確定的斷面收縮率。上述函數(shù)表明低周期疲勞壽命是如何根據(jù)斷面收縮率來(lái)決定的。通過冷加工來(lái)降低金屬的的明顯加工硬化，同時(shí)也降低了延展性。這些數(shù)據(jù)與表1所示的合金400數(shù)據(jù)在定性方面是一致的。表2合金800一拉伸性能20％冷加工87l℃／1小時(shí)退火試驗(yàn)溫度O2％

5、屈服拉伸強(qiáng)度延伸率斷面收縮率O2％屈服拉伸強(qiáng)度延伸率斷面收縮率。F(C)強(qiáng)度強(qiáng)度(ksi)(ksi)(％)(％)(ksi)(k《)(％)(％)80(27)28075052O78O96599O17069010。100(538)2346104505506757851604451200(649)22O5254506506437061904851400(760)17635056054547047031O415圖l通過比較兩種回火制度下的周期與斷

6、裂隨溫度的變化關(guān)系總結(jié)了合金800的低周期疲勞數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)表明低周期疲勞壽命隨著冷加工、應(yīng)變?cè)黾雍蜏囟忍岣叨陆怠Ｔ?38℃時(shí)，退火材料的曲線突然凸起的原因還未弄清楚。在538～760℃范圍內(nèi)的壽命降低是由于延展性因素以外的其它因素造成的，因?yàn)檠诱剐砸蛩鼗旧媳３趾愣ɑ蛟谠囼?yàn)溫度范圍內(nèi)顯示了相反的趨勢(shì)?？估瓘?qiáng)度隨溫度而降低的事實(shí)似乎也不是一個(gè)影響因素，因?yàn)楦邚?qiáng)度時(shí)冷加工材料具有較低的疲勞壽命和延展性。冷加工組織圖1溫度對(duì)合金800經(jīng)退火

7、或退火加冷加工冷加工組織具有某些特征，與退火組織比較它對(duì)介后低周期疲勞壽命的影響230萬(wàn)方數(shù)據(jù)質(zhì)腐蝕更為敏感，甚至在無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下也是如此。這些組織特征一般用普通的金相技術(shù)是看不到的。需要利用電子顯微鏡進(jìn)行的較難掌握的薄膜透射技術(shù)。用電子束穿過金屬薄膜來(lái)觀看時(shí)，由冷加工引起的結(jié)晶組織的某些變化即可辨認(rèn)清楚。明確地說，退火狀態(tài)基本上是沒有位錯(cuò)的，中等程度的冷加工狀態(tài)開始顯示出許多位錯(cuò)，而劇烈的冷加工狀態(tài)則顯示出最高密度的位錯(cuò)使晶粒更加扭曲化