【正文】 在高溫長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的組織性能變化主要有： 珠光體的球化和碳化物的聚集； 石墨化 （僅限于不含鉻的珠光體耐熱鋼）； 時(shí)效和新相的形成（如不銹鋼中 б 相的形成等）； 熱脆性； 合金元素在固溶體中和碳化物相之間的重新分配。 ? 石墨化 石墨化就是鋼中的滲碳體分解成為游離碳并以石墨形式析出，在鋼中形成石墨夾層的現(xiàn)象。第一階段是時(shí)效過(guò)程在金屬晶格內(nèi)的準(zhǔn)備階段，它僅有一些物理性能如電阻等的變化，在此階段鋼和合金的強(qiáng)度和硬度幾乎不發(fā)生變化；第二階段在組織上析出了分散的強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)，使鋼的強(qiáng)度、硬度和蠕變極限提高，并使塑性、韌性降低；在時(shí)效的第三階段，是這些析出的分散相的聚集。當(dāng)形成固溶體時(shí)，合金元素的原子是要溶入到鐵的晶格中去的。 ? 靜力試驗(yàn)下的力學(xué)性能 靜力試驗(yàn)的意義是，向試樣上加力（負(fù)荷、載荷）的速度是緩慢而均勻的，或者是以固定不變的力加在試樣上并保持很長(zhǎng)的時(shí)間。 載荷伸長(zhǎng) ΔPpPePsPBPZΔ l塑性Δ l彈性Δ l全部拉伸曲線 拉伸試驗(yàn)時(shí)的力學(xué)性能指標(biāo)： ⑴ 、比例極限 б p 是指應(yīng)力和相對(duì)伸長(zhǎng)成正比例的最大應(yīng)力。 ⑷ 、強(qiáng)度極限 б b 試驗(yàn)斷裂前最大負(fù)荷與原始截面積之比?？梢哉J(rèn)為，沖擊韌性是綜合性地概括了材料的塑性性能和強(qiáng)度性能。便攜式錘擊布氏硬度計(jì)價(jià)格低、體積不大、可攜帶至現(xiàn)場(chǎng)使用，由于是人工操作，檢測(cè)速度較慢。 主要用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的顯微硬度測(cè)量， 焊接性能試驗(yàn)中的最高硬度試驗(yàn)就是用維氏硬度計(jì)來(lái)測(cè)定焊縫，熔合線和熱影響區(qū)硬度的。常用的一個(gè)換算公式： =（適用于母材）；另一公式為 =（適用于 HB≤175的材料） ? （ 2）焊接性試驗(yàn)中檢測(cè)焊接接頭斷面的母材、焊縫和熱影響區(qū)的硬度，據(jù)此判斷材料的焊接性和工藝的適用性 ? （ 3）現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常通過(guò)檢測(cè)母材、焊縫和熱影響區(qū)的硬度，判斷焊接工藝執(zhí)行情況和焊接接頭質(zhì)量。例如，要求濕硫化氫應(yīng)力腐蝕環(huán)境中的碳鋼 HB≤200；合金鋼 HB≤235；液氨儲(chǔ)罐材料臨界硬度為 HV210。對(duì)小于 5kg的試件，由于沖擊力會(huì)使試件移動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)試值不準(zhǔn)，一般不宜應(yīng)用。 ? （ 5）數(shù)值處理：測(cè)試結(jié)果應(yīng)取 3~5次或更多次測(cè)試的平均值。 2. 原子發(fā)射光譜分析法 ? 目前用于原子發(fā)射光譜分析的儀器有三類，一類是看譜分析，使用的儀器是看譜鏡，一般用于材料中某項(xiàng)合金元素有無(wú)的鑒別；另一類是光電式光譜分析，使用的儀器是數(shù)字式光譜分析儀，可進(jìn)行材料成份的定性定量分析；第三種是熒光光譜分析，也可進(jìn)行材料成份的定性定量分析。光電式光譜分析儀一次激發(fā)即可獲得全部元素的譜線信息，檢測(cè)利用紫外 藍(lán)紫光譜范圍，波長(zhǎng)大致為 170～ 560nm。缺點(diǎn)是速度較光譜分析法慢。目前更先進(jìn)的方法是便攜式顯微鏡與數(shù)碼相機(jī)配合使用，圖像存儲(chǔ)、復(fù)制、觀察都比較方便。 ? 疲勞斷裂也有一個(gè)時(shí)間過(guò)程，即裂紋的萌生、裂紋的擴(kuò)展和最終的瞬時(shí)斷裂三個(gè)階段 。 高溫疲勞斷裂 熱疲勞斷裂 三、腐蝕失效 金屬材料受周圍環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)與電化學(xué)作用而引起的損壞叫腐蝕失效。它是斷裂中最廣泛 、 最嚴(yán)重的一種破壞形式 。 裂紋一般起源于部件表面的蝕孔 。不銹鋼的晶間腐蝕要比普通碳鋼和合金鋼較為普遍。 習(xí)慣上把氫對(duì)鋼的物理作用所引起的損傷叫做鋼的脆性，而把氫與鋼的化學(xué)作用引起的損傷叫做氫腐蝕。 它是蠕變失效在電站鍋爐高溫部件的具體表現(xiàn)形式 。長(zhǎng)期過(guò)熱一般超溫幅度不大，過(guò)程緩慢。只有處于脆性狀態(tài)的零件才能發(fā)生脆性損壞 。 金相分析 金相分析的基本任務(wù)是研究金屬和合金的組織和缺陷 ， 以確定其性能變化的原因 ， 在火電廠中 ， 金相檢驗(yàn)的主要任務(wù)為： A、 在安裝中 ， 檢驗(yàn)金屬部件質(zhì)量 。粗略地評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行工況、材質(zhì)和介質(zhì)等因素對(duì)斷裂的影響。 準(zhǔn)解理 準(zhǔn)解理斷裂包含顯微孔洞聚集和解理的混合機(jī)理，屬解理斷裂范疇。 C、 防止措施 ? 提高焊接質(zhì)量；降低焊接處的殘余應(yīng)力；控制啟停時(shí)的溫度變化速度；保證汽包中的汽水品質(zhì)；保證焊縫表面的平滑，發(fā)現(xiàn)焊縫處有尖角腐蝕坑，可修磨成圓滑過(guò)渡。 B、 苛性脆化的原因 局部的應(yīng)力超過(guò)材料的屈服點(diǎn) ， 其中有脹管和鉚接產(chǎn)生的 殘余應(yīng)力 、 開(kāi)孔處的邊緣應(yīng)力和熱應(yīng)力；爐水的堿性大 ， 縫隙部位由于爐水雜質(zhì)的濃縮作用 ， NaOH的濃度高 。 失效分析的主要分析方法和主要分析設(shè)備 三、斷口的微觀分析 韌窩 金屬部件或試樣因超載而產(chǎn)生塑性變形，在徑縮處由于材料內(nèi)部存在夾雜、第二相質(zhì)點(diǎn)和材料的彈塑性差異，形成顯微孔洞。 D、 在制造和修配中 ， 檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量 ， 以確定熱處理工藝是否合理 。 如果應(yīng)力進(jìn)一步增加，就可能發(fā)生斷裂。一般發(fā)生在水冷壁管上。 過(guò)熱是鍋爐超溫運(yùn)行的結(jié)果 ，超溫是過(guò)熱的原因 。 斷裂前整個(gè)基體發(fā)生形變 。 陽(yáng)極會(huì)受到腐蝕 。 點(diǎn)蝕或孔蝕 ? 在構(gòu)件表面出現(xiàn)個(gè)別孔坑或密集斑點(diǎn)的腐蝕稱為點(diǎn)腐蝕，又稱孔蝕或小孔腐蝕。 ? B、 應(yīng)力腐蝕斷裂存在著孕育期 。 煙氣腐蝕 （ 低溫腐蝕 ） －部件溫度低于含酸根煙氣的露點(diǎn) 。 ? 低周疲勞斷裂 高應(yīng)力（ ζ ≥ ζ s），低循環(huán)次數(shù)（ N＝ 102～ 105）。 異常工況的影響 材料問(wèn)題 ， 強(qiáng)度偏低 設(shè)計(jì)的安全系數(shù)不夠 ， 會(huì)使部件發(fā)生變形 。 金相檢驗(yàn) ? 1. 金相檢驗(yàn)?zāi)康? ? 金相檢驗(yàn)是通過(guò)觀察到金屬材料微觀金相組織來(lái)對(duì)材料進(jìn)行檢驗(yàn)的，其應(yīng)用目的主要有： ? （ 1）判斷不明材料類別； ? （ 2）檢驗(yàn)材料質(zhì)量和熱處理狀態(tài)； ? （ 3）檢查焊接質(zhì)量，例如是否有淬硬的馬氏體、過(guò)熱的魏氏組織； ? （ 4）檢驗(yàn)熱處理效果； ? （ 5）檢測(cè)材料晶粒度； ? （ 6）檢測(cè)材料中的微觀缺陷，如晶間裂紋、疏松、過(guò)燒等； ? （ 7）檢查長(zhǎng)期高溫環(huán)境下可能發(fā)生的材質(zhì)劣化，例如珠光體球化、石墨化； ? （ 8）腐蝕環(huán)境下可能產(chǎn)生的晶間腐蝕或應(yīng)力腐蝕裂紋； ? （ 9）高溫高壓臨氫環(huán)境下的氫損傷，例如脫碳，氫腐蝕裂紋； ? （ 10）在用壓力容器的斷口金相檢驗(yàn)，可以幫助判定腐蝕或斷裂的類型，分析容器失效的原因。由于射線劑量很小，能量也低，對(duì)人體沒(méi)有什么傷害。 ? ⑥ 最適用于根據(jù)某一元素鑒別材料種類的工作，檢測(cè)速度很快。 ? （ 4）在用壓力容器檢驗(yàn)中，懷疑材料在運(yùn)行環(huán)境下其內(nèi)表層成分發(fā)生變化，需要分析內(nèi)表層化學(xué)成分，確定是否發(fā)生損傷。 ? （ 2）測(cè)試操作要求 ? ① 測(cè)試點(diǎn)選位：兩測(cè)試點(diǎn)間距應(yīng)＞ 3mm。 ? ③ 曲面工件測(cè)試。 ? （ 7）壓力容器在高溫下長(zhǎng)期使用后，有可能引起滲碳、滲氮、硫化、釩化及石墨化等現(xiàn)象。 ? 里氏硬度計(jì)體積小，重量輕，操作簡(jiǎn)便，在任何方向上均可測(cè)試，所以特別適合現(xiàn)場(chǎng)使用；由于測(cè)量獲得的信號(hào)是電壓值，電腦處理十分方便，測(cè)量后可立即讀出硬度值，并能即時(shí)換算為布、洛、維等各種硬度值。由于壓痕小，當(dāng)材料組織不均勻時(shí)，測(cè)得的數(shù)值起伏大，缺乏代表性。 ? 布氏硬度壓痕較大，對(duì)薄工件或精密制成品表面，這種損傷可能是不允許的，但對(duì)壓力容器表面則沒(méi)有什么妨礙。 ? 硬度 所謂金屬的硬度是指金屬抵抗其它比較堅(jiān)硬物體壓入的能力。 有時(shí)，在低碳鋼做拉伸試驗(yàn)時(shí)，在拉伸曲線上屈服時(shí)會(huì)出 現(xiàn)負(fù)荷作鋸齒狀的一段臺(tái)階，可分別用上屈服點(diǎn)和下屈服 點(diǎn)表示。 ⑶ 、塑性 試樣在斷裂時(shí)的塑性變形的大小，這種性能常常用延伸率 A和斷面收縮率 Z來(lái)說(shuō)明。固溶體的貧化會(huì)使鋼的強(qiáng)度、蠕變極限和持久強(qiáng)度下降。這一過(guò)程的發(fā)生是由于在高溫下合金元素原子活動(dòng)能力的增加而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)移過(guò)程。 ? 時(shí)效和新相的形成 耐熱鋼或耐熱合金的時(shí)效過(guò)程是指它們?cè)陂L(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移而從組織中過(guò)飽和固溶體內(nèi)析出一些強(qiáng)化相質(zhì)點(diǎn)而使金屬的性能隨時(shí)間發(fā)生變化的現(xiàn)象。球化后的碳化物繼續(xù)增大自己的尺寸，使小直徑的球變成大直徑的球，這就是碳化物的聚集。 ? 金屬的蠕變曲線 蠕變現(xiàn)象通常用畫(huà)在“變形－時(shí)間”坐標(biāo)上的曲線來(lái)表示，這種曲線稱為蠕變曲線。二者不 同之處在于冷卻方式。如要獲得均勻的退火組織，其冷卻 速度必須很慢。 目的：細(xì)化晶粒，改善鋼的力學(xué)性能或?yàn)榇慊鹱鹘M織準(zhǔn)備； 降低鋼的硬度以利于加工； 消除內(nèi)應(yīng)力。 適用范圍：常用于彈簧和熱沖模。 回火 ：即是將淬火后的鋼加熱到低于 Ac1的溫度 ，在此溫度停留