【正文】 12CrlMoV和 P9l之間，我們需要一種過渡材料，這就為 SA213T23 材料留出了一個(gè)很好的使用空間。 SA213T23 鋼可制成各種鋼材．其相應(yīng)的 ASME 標(biāo)準(zhǔn) Tube 為 SA213， Pipe 為 SA335， Plate(板 )為 SA387。 由于這些 優(yōu)點(diǎn) ， T23 鋼都是在正火 +回火的調(diào)質(zhì)狀態(tài)下供貨。少量 V和 Mo還能加速 Laves相沉淀。當(dāng)鋼中碳含量降到%以下時(shí) ， 鋼在 經(jīng)過高溫奧氏體化以及熱變形后的冷卻過程中 ， 不再發(fā)生奧氏體向鐵索體與滲碳體的兩相分解 ， 過冷奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成鐵素體 ， 并留下少量富碳的殘留奧氏體。冷卻 過程中 ， 鈮和硼原子在晶界的偏聚會(huì)極大地阻礙新相在晶界處形核 ， 從而使先共析鐵素體生成區(qū)明顯右移 ， 保證了這類鋼能在很寬的冷速范圍內(nèi)得到均勻的貝氏體組織。 因此 ， 適宜的正火冷速控制是必須的。因此 ，對于利用固溶強(qiáng)化和析出硬化的耐熱鋼來講 ， 既受晶粒大小的影響 ， 也受合金元素固溶量的影響 ， 一般認(rèn)為后者的影響大 ， 晶粒尺寸的影響小。在選擇熱處理規(guī)范時(shí) ， 從晶粒度角度應(yīng)考慮其良好的綜合性能 ， 一般講熱力設(shè)備的高溫零部件 ， 通過熱處理獲得 3～ 6級晶粒度是比較適宜的。 試驗(yàn)結(jié)果及分析 1) 力學(xué)性能 圖 (a)為國產(chǎn) T23 鋼在不同溫度的持久強(qiáng)度曲線。 ② 600℃ 持久試驗(yàn) 國產(chǎn) T23 鋼在 600℃蠕變斷裂后晶內(nèi)有許多空洞和裂紋，離斷口越近，其數(shù)量越多 。當(dāng)蠕變斷裂時(shí)間達(dá)到 后，原奧氏體小島中的馬氏體已經(jīng)很難保持板條形貌，出現(xiàn)了明顯的再結(jié)晶，位錯(cuò)密度進(jìn)一步降低 [圖 (b)]。同時(shí)，大量彌散分布的 細(xì)小 MX 碳氮化物，在高溫長時(shí)間蠕變下其粗化并不嚴(yán)重，所以是國產(chǎn) T23 鋼最主要的強(qiáng)化相。此外，在國產(chǎn) T23 鋼的蠕變過程中，貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶以及位錯(cuò)密度的下降，也導(dǎo)致了蠕變斷裂強(qiáng)度降低。蠕變斷裂溫度為 650℃ [圖 (c)]時(shí)，性能下降更快，這與貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)及再結(jié)晶密切相關(guān)。 4) 結(jié)論 ① 在 550、 600 和 650℃，由于高溫應(yīng)力的作用國產(chǎn) T23 鋼將發(fā)生以下的顯微組織演變：貝氏體鐵素體基體將產(chǎn)生回復(fù)及再結(jié)晶，形成亞晶。由于 T23 含碳量較低，其焊接性遠(yuǎn)優(yōu)于 T2鋼 102，并且它對冷裂紋敏感性很低，有關(guān)試驗(yàn)證明 T23 鋼無裂紋傾向預(yù)熱 溫度為室溫20℃，而 T2鋼 102 的無裂紋傾向預(yù)熱溫度為 300℃，根據(jù)這個(gè)結(jié)果，焊接薄壁、小徑管鍋爐受熱面管時(shí)，若環(huán)境溫度在 20℃以上，就可以不做焊前預(yù)熱。雖然這種鋼的焊接裂紋敏感性低，但施焊時(shí)仍應(yīng)小心按規(guī)定的制度進(jìn)行相對更安全一些。 δ相的數(shù)量不僅取決于鋼的化學(xué)成分，也與該鋼結(jié)晶時(shí)的冷卻速度有關(guān)。 (1) 由式 (1)可以判斷此鋼材有一定的淬硬性，并且 SA213T23鋼中的主要合金元素 Cr、Mo、 V等都可以不同程度地提高鋼材的淬硬性，推遲了鋼在冷卻過程中的轉(zhuǎn)變，提高了過冷奧氏體的穩(wěn)定性，對于給定成分的合金鋼，淬硬程度取決于從奧氏體相轉(zhuǎn)變的冷卻速度。 層間溫度控制在 250～ 350℃的范圍內(nèi)，焊接前和過程中采用遠(yuǎn)紅外測溫儀進(jìn)行溫度的測量。第一層封底焊時(shí) , 焊接電流采用 95～ 100A, 焊接電流過大 , 容易出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。 焊后熱處理工藝規(guī)范 ASME SA213和 ASME Code規(guī)范規(guī)定鋼管的熱處理規(guī)范是正火 +回火 ,正火溫度 ≥1040℃ 、回火溫度 ≥ 730℃ 。 表 焊接工藝 焊接方法 焊接電壓 焊接電流 焊接位置 預(yù)熱 熱處理 層間最高溫度 GTAW 8～ 12V 70～ 120A 6G 無 無 350℃ 試驗(yàn)結(jié)果 外觀檢查 3個(gè)焊接試件焊縫余高為 1～ 2 mm ，焊縫及熱影響區(qū)表面無裂紋、未熔合、夾渣、弧坑及氣孔，咬邊深度最大 ，符合《焊接工藝評定規(guī)程》的要求。數(shù)據(jù)分析可知， 焊縫的沖擊值與規(guī)程要求的 27J相差甚遠(yuǎn) ， 試驗(yàn)不合格。 硬度試驗(yàn) 改進(jìn)工藝后，試件焊縫區(qū)的硬度值為 208～ 229HB，熱影響區(qū)的硬度值為 168～ 180 HB，母材為 167～ 175 HB，滿足《焊接工藝評定規(guī)程》的要求。在論文撰寫期間，導(dǎo)師從論文選題，內(nèi)容研究，論文撰寫及學(xué)習(xí)等各方而給予了全而的指導(dǎo)。 (3) 小徑管 T23鋼焊接時(shí)， 要根據(jù)焊接方法、環(huán)境溫度和管子厚度的不同，經(jīng)過焊接工藝評定合格后，正確選擇焊接工藝，這樣才能得到合乎要求的焊接接頭 。 4） 第 3次工藝改進(jìn)。 沖擊試驗(yàn)結(jié)果及焊接工藝改進(jìn) 1） 沖擊試驗(yàn)結(jié)果 沖擊試驗(yàn)采用小試樣 (5mm寬 )室溫下進(jìn)行，缺口中心分別開在焊縫區(qū)、熱影響區(qū)及母材上，缺口形式為 V型。 焊接材料 選 為德國伯樂蒂森的焊絲 Union I Cr2WV。施焊過程中，引燃電弧形成熔池后，要注意觀察熔池的尺寸，并及時(shí)添加焊絲。在室溫 25℃下進(jìn)行焊接 , 采取焊前不預(yù)熱 , 焊后不做熱處理 , 焊后自然冷卻 , 保持層間溫度不高于 350℃。 焊接材料及規(guī)格 焊接材料為德國伯樂蒂森的焊絲 Union I Cr2WV，規(guī)格Φ ， Ar純度≥ ％。這里首先采用焊接性間接估算法，按照鋼材碳當(dāng)量公式計(jì)算。 焊縫的 δ 相 δ 相不僅惡化鋼的韌性而且還降低鋼的蠕變強(qiáng)度。 SA213T23 的焊接接頭性能分析 焊接裂紋敏感性 由于降低了含碳量 (碳被控 制在 ％ 以下 )，并嚴(yán)格限制硫、磷含量。但蠕變溫度升高，組織演變進(jìn)程加快，尤其在 650℃時(shí)， T23 鋼的組織演變和性能下降快，因此應(yīng)盡量避免在此溫度下使用。尤其當(dāng)蠕變斷裂溫度較高時(shí)，貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體的回復(fù)、再結(jié)晶開始較早，對性能下降的影響提前。隨蠕變斷裂時(shí)間的延長， M23C6 繼續(xù)粗化，同時(shí)貝氏體鐵素體基體和小島中板條馬氏體回復(fù)及再結(jié)晶的共同作用加速了性能的下降。組織觀察可見，高溫蠕變后， T23鋼中的 M23C6 碳化物積聚、長大，且有少量 M6C 碳化物生成，這將促使晶內(nèi)合金元素貧化。 3) 組織演變對性能的影響 國產(chǎn) T23 鋼的持久強(qiáng)度較高，是因?yàn)椴捎昧硕嘣獜?fù)合強(qiáng)化。在 600℃蠕 730h 時(shí)的變化較小，貝氏體鐵素體基體基本保持原形貌，小島中的板條馬氏體寬度略微增加。此外，在晶界和晶內(nèi)還有一些較大的類似于球形和棒狀的沉淀相析出，衍射斑點(diǎn)分析結(jié)果表明為 M23C6型碳化物。 在 600 ℃經(jīng) 730h、 1929h 和 h 蠕變斷裂的試樣以及在 650℃經(jīng)279h、 1781h、 5109 h 蠕變斷裂的試樣，分別測試其硬度和觀察它們的顯微組織。在回火過程中 ， 隨回火時(shí)間的延長及溫度的提高 ， 已析出的碳化物將聚集長大。提高奧氏體化溫度可以引起 a 固溶體合金化程度增加、晶粒尺寸增大、回火或使用過程中碳化物在基體上析出數(shù)量的增加及組織改變等 ， 這些因素的改變對耐熱鋼的熱強(qiáng)性有一定 的影響。T23 鋼熱處理考慮八個(gè)參量 ： 正火加熱速率、正火加熱溫度、正火加熱時(shí) 間， 正火冷卻重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì) 2 SA213T23鋼管的綜合性能 7 速率、正火冷卻溫度、回火加熱溫度、回火加熱時(shí)間、回火冷卻速率。 微量 Nb 和 B 的綜合作用 微量鈮與碳、氮、硼在貝氏體內(nèi)形成 Nb（ C、 N、 B） 類析出物 ， 進(jìn)一步強(qiáng)化貝氏體。 C 元素的作用 ① 從鋼的熱強(qiáng)性來考慮 ， 碳含量不應(yīng)太低 ， 但碳含量高的鋼在高溫長期應(yīng)力的作用下 ， 加速了合金元素的擴(kuò)散速度 ， 使得合金元素在固溶體中貧化 ， 并且使碳化物顯著長大 ， 從而降低了鋼的熱強(qiáng)性。 V、 Nb 元素的作用 V 固溶于鐵素體中 ， 以細(xì)小、彌散 V4C3析出 ， 阻止了鐵素體晶粒在加熱過程中的長大。它們在 600℃時(shí)的蠕變斷裂強(qiáng)度達(dá)到 T22 鋼的 倍。 ASME code case 21991 規(guī)定 SA213T23 鋼的化學(xué)成分 (表 )、力學(xué)性能 (表 )許用應(yīng)力 (表 ) 及 T23 主要物理性能（表 ） 。在鍋爐的高溫集箱和主蒸氣管道用材方面，我國一直使用 12CrlMoV 材料，其使用溫度為 550℃ 以下，該材料用于蒸氣溫度為 538℃ 的亞臨界鍋爐時(shí)，已接近其最高使用溫度，且壁厚已達(dá)110mm。 重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 前言 3 SA213T23 鋼管在鍋爐的應(yīng)用前景 隨著電力發(fā)展的需要，電站鍋爐參數(shù)的 要求不斷提高，進(jìn)而要求鍋爐受熱面管材和集箱管道材料具有更好的高溫強(qiáng)度、組織穩(wěn)定性、抗煙氣腐蝕性、抗蒸氣氧化性、焊接性和加工成形性。 如果膜式水冷壁壓力和溫度不能同時(shí)提高，那么提高新 型鍋爐蒸汽參數(shù)的可能性會(huì)受限制。 隨著電站鍋爐向高參數(shù)、大容量、低成本、高效率方向的發(fā)展 ,對鍋爐受熱面材料也提出了更高的要求。曼內(nèi)斯曼鋼管公司的 T91/P91 手冊）。因此，以往在亞臨界和普通的超臨界機(jī)組中采用的鋼材已不能滿足要求，需要采用合金含量更高，熱強(qiáng)性更好的鋼材。開發(fā)抗高溫性能更好的耐熱鋼是發(fā)展高效超臨界、超超臨界火電機(jī)組 (USC)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 T23鋼是貝氏體耐熱鋼 ， 該鋼具有良好的力學(xué)性能及持久塑性 ， 適于制造工作溫度在 600℃ 以下的高溫過熱器、再熱器部件及鍋爐集箱、蒸汽導(dǎo)管等。 ：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原 文（復(fù)印件） 。 通過對 T23鋼的初步認(rèn)識(shí) 逐步確定 了 T23管子焊接工藝參數(shù) ， 并根據(jù)編制的焊接工藝進(jìn)行焊接工藝評定實(shí)驗(yàn)?？墒浅R界 (USC)鍋爐水冷壁的運(yùn)行壓力和溫度都有明顯的提高。對這樣大而薄的平面形構(gòu)件實(shí)施熱處理不僅難度很大，而且構(gòu)件在受熱后極易產(chǎn)生扭曲變形，且這種扭曲變形是極難矯正的。尤其是對現(xiàn)代鍋爐的水冷壁，“舊”鋼種根本不能滿足上述要求。這樣 ,受熱面管材的選擇基本上由 T22 或 12Cr1MoV 直接過渡到 T91 或 TP304 ,由此造成了一些較低溫度段的 G102 均由 T91 替代 ,導(dǎo)致鍋爐制造成本大幅增加。 鍋爐的水冷壁大多是膜式壁，由于鍋爐容量增大，為了提高效率，希望增大受熱面積，為此需要減小管徑，這樣就使水冷壁變成為更 大更薄的結(jié)構(gòu)。在9Cr 鋼以上， T91 材料開發(fā)最成功， 20 多年來已廣泛地用于鍋爐受熱面高溫段，在 600℃左右取代 SA213TP304H(以下稱 TP304H)不銹鋼，填補(bǔ)了 鋼和不銹耐熱鋼之間的空白，是一種很好的過渡材料，目前其母材和焊材已相當(dāng)成熟 ， NF61 HCM12A 鋼是為替代 T91 用于更高溫度條件而開發(fā)的鋼種，目前也已納入 ASME 規(guī)范的 0ODE CASE中，分別為 ASME code case 2179， ASME code case 2180 擬定牌號為 SA213T911 和SA213T122，不久的將來必將納入 ASME 規(guī)范中。 該分析旨在比較分析 12CrlMoV、 SA213T2 SA213T2鋼 102 和 T9l／ P9l 材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)及其工藝性、焊接性，介紹 SA213T23 材料性能的同時(shí)，進(jìn)一步分析SA213T23 材料在我國鍋爐產(chǎn)品上使用的可能性和運(yùn)用前景，為設(shè)計(jì)壁溫為 580～ 600℃之間的鍋爐部件提供選材依據(jù)。Forgings(鍛件 )為 SA182。 T23 鋼的正火溫度為1050～ 1080℃。 Nb 的作用同 V類似 ， 易形成細(xì)小、彌散、穩(wěn)定的 Nb（ C， N） ， 使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)受阻 ，改善蠕變性能 ， 但當(dāng) Nb（ C， N） 聚集時(shí) ， 蠕變抗力下降十分快。 ② 鋼的碳含量很低 ， 滲碳體生成很少 ， 因此鋼中得到的貝氏體一般無法區(qū)分上、下貝氏體。 其它元素的控制 鋼中的硫、磷分別控制在 %和 %左右 ， 以改善材料的塑性與韌性。 其 中 四個(gè)熱處理