【正文】 織演變規(guī)律與600℃蠕變時相似，但隨溫度升高，組織演變進(jìn)程加快。TEM 觀察結(jié)果表明，這些小島狀物質(zhì)基本為略有回復(fù)的板條馬氏體[(a)]。硬度測定結(jié)果也反映出類似的變化規(guī)律[(b)]。 試驗結(jié)果及分析1) 力學(xué)性能(a)為國產(chǎn)T23鋼在不同溫度的持久強(qiáng)度曲線。在600 ℃經(jīng)730h、 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。熱處理工藝采用正火+回火，持久試驗分別在550 ℃、 7重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計 2 SA213T23鋼管的綜合性能 600℃ 和650℃進(jìn)行。T23鋼的回火溫度一般為760～790℃。在選擇熱處理規(guī)范時，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。在回火過程中，隨回火時間的延長及溫度的提高，已析出的碳化物將聚集長大。奧氏體化溫度對鋼性能的影響，其實質(zhì)是通過隨后的正火工藝來影響鋼的組織與結(jié)構(gòu)。因此，奧氏體晶粒度不僅對室溫強(qiáng)度，而且對高溫持久強(qiáng)度也有一個最佳范圍。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。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。同時，他們認(rèn)為第二相粒子的大小、數(shù)量、形狀和分布及晶粒大小是導(dǎo)致不同溫度淬火后持久性能不同的主要原因。奧氏體化溫度對熱強(qiáng)鋼性能有顯著的影響，隨著奧氏體化溫度提高，耐熱鋼的熱強(qiáng)性增加。因此，適宜的正火冷速控制是必須的。T23鋼熱處理考慮八個參量：正火加熱速率、正火加熱溫度、正火加熱時間，正火冷卻 6重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計 2 SA213T23鋼管的綜合性能 速率、正火冷卻溫度、回火加熱溫度、回火加熱時間、回火冷卻速率。T23鋼的熱處理工藝通常分為奧氏體化后空冷(正火)和高溫回火兩個部分。鋼加入少量的鈦（%）它既脫氮保護(hù)硼，又通過微細(xì)TiN析出控制奧氏體晶粒的快速長大。冷卻過程中，鈮和硼原子在晶界的偏聚會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。 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。 Si的作用① 不同厚度的鋼板在熱軋過程中，采用不同含量的硅時，在終軋時的奧氏體晶粒細(xì)，晶粒變形程度很高，經(jīng)加速冷卻后，可以得到細(xì)的貝氏體組織（常是粒狀貝氏體與部分板條狀貝氏體的混合物），可以保證鋼種必要的強(qiáng)度。由于這時針狀（或板條狀）鐵素體內(nèi)及板條間均沒有連續(xù)的滲碳體，因此，這種形態(tài)貝氏體韌性極佳。%以下時，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。 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。最新研究表明耐熱鋼中，由于少量的Nb、V、N的加入，在晶界及晶內(nèi)生成了大量形狀復(fù)雜的Nb、V（C，N），它們在高溫塑性變形過程中比簡單的球形析出物更能有效地阻礙位錯的運(yùn)動，因為即使位錯已攀移繞過球形析出物，也能被翼狀析出物截獲，同時翼狀析出物也增大了捕獲位錯的幾率，大大提高了持久強(qiáng)度。當(dāng)同時加入Nb和V時Nb的作用比V大。少量V和Mo還能加速Laves相沉淀。 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。 合金元素對SA213T23組織及性能的影響 Cr、Mo元素的作用Cr元素的作用有兩方面，一方面提高了鋼的抗氧化性和耐腐蝕性；另一方面固溶于基體中起固溶強(qiáng)化的作用，并且在回火和時效的過程中形成M23C6相起到了析出強(qiáng)化的作用。實踐證明，當(dāng)鋼材的厚度超過10mm時，需要加大正火冷卻速度(水冷卻)，以保證最佳的力學(xué)性能。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。它們在600℃。除了這些變動以外，T23鋼的硫、磷等雜質(zhì)含量都被明顯地限制和降低了。 SA213T23鋼的化學(xué)成分注: 力學(xué)性能 T23的主要物理性能 4重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計 2 SA213T23鋼管的綜合性能由以上表中可以看到，T23鋼與我國在20世紀(jì)60年代開發(fā)的鋼102 (12Cr2MoWVTiB)有近似的合金系統(tǒng)和含量，它是在T22鋼的基礎(chǔ)上加入了鎢，減少了鉬，％～％。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。ASME code case 21991規(guī)定SA213T23鋼的化學(xué)成分()、力學(xué)性能()許用應(yīng)力() 及T23主要物理性能（）。SA213T23鋼的設(shè)計思路是采用較低的碳含量，提高焊接性能，加入少量B(≤ )使鋼全部為貝氏體組織獲得較好的韌性，減少M(fèi)o含量而加入W 進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化，同時通過V、Nb、B進(jìn)行沉淀析出強(qiáng)化。 3重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計 2 SA213T23鋼管的綜合性能 2 SA213T23鋼管的綜合性能 SA213T23鋼管的成分和性能SA213T23鋼是日本住友公司新開發(fā)的鋼種。在550～600℃溫度范圍內(nèi)，12CrlMoV和P9l之間，我們需要一種過渡材料，這就為SA213T23材料留出了一個很好的使用空間。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，已接近其最高使用溫度，且壁厚已達(dá)110mm。我國在20世紀(jì)70年代開發(fā)了與SA213T23相近材料12Cr2MoWVTiB(代號為鋼102)，該材料是根據(jù)微合金理論研究出來的一種耐熱鋼，試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。 T91鋼之間的強(qiáng)度差別太大，在560℃以上，后者高溫持久強(qiáng)度是前者2倍多，在此溫度區(qū)間用，T91取代SA213T22 (以下稱T22)，由于兩者價格相差較大，勢必帶來很大的浪費(fèi)。日本在2．25Cr1Mo鋼和不銹耐熱鋼之間開發(fā)了SA213T29Cr2Mo、NF61HCM1HCM12A鋼等，美國開發(fā)了改良型9CrlMo鋼，即SA213T91(以下稱T91)。2重慶科技學(xué)院專科生畢業(yè)設(shè)計 1 前言 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。因此，從工藝要求出發(fā)，SA213T23鋼用于鍋爐水冷壁管有其明顯的優(yōu)勢。如果仍采用傳統(tǒng)的鐵素體—貝氏體耐熱鋼來制作，焊后就需要進(jìn)行焊后熱處理。實際上，在生產(chǎn)流程中，因為水冷壁的尺寸以及易產(chǎn)生很難矯正的扭曲變形，在爐中進(jìn)行焊后熱處理是很困難的。如果膜式水冷壁壓力和溫度不能同時提高，那么提高新型鍋爐蒸汽參數(shù)的可能性會受限制。由于該材料在(550～600) ℃具有良好的蠕變性能和許用應(yīng)力,因此它將是(200～300) MW 以上鍋爐介于12Cr1MoV 與T91 或不銹鋼之間的一種很好的過渡材料。T23 作為一種介于T22 與T91 之間的新材料,于上世紀(jì)90 年代后期開始在歐洲及日本多臺亞臨界、超臨界甚至超超臨界火電機(jī)組上得到應(yīng)用。在(200～300) MW 機(jī)組鍋爐過熱器及再熱器選材方面, 多年來常用的模式為12Cr1MoV、T22 、G102 、T91 、TP304 或TP347 逐級過渡, 而G102(12Cr2MoWVTiB) 由于在鍋爐事故中爆管較多,且抗高溫氧化性能差而逐漸退出應(yīng)用。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。SA213T23鋼管綜合性能良好，其最高使用溫度為600℃，可用于制造大型亞臨界電站鍋爐金屬壁溫不超過600℃的過熱器和再熱器；或用作超超臨界鍋爐的水冷壁材料。因此必須開發(fā)具有高蠕變強(qiáng)度/許用應(yīng)力并具有良好焊接性的新鋼種。市場要求進(jìn)一步提高高溫服役用鋼的蠕變強(qiáng)度/許用應(yīng)力，以便能夠提高電廠效率，并滿足環(huán)境法規(guī)。曼內(nèi)斯曼鋼管公司的T91/P91手冊）?？梢?，用于制作USC鍋爐水冷壁的材料不僅應(yīng)該在550～570℃下具有足夠的蠕變斷裂強(qiáng)度，而且要求焊前不用預(yù)熱、焊后不必?zé)崽幚淼暮附有粤己玫匿摬?。因此，從工藝要求出發(fā)。如果仍采用傳統(tǒng)的鐵素體—珠光體耐熱鋼，如ASTM A213T12(13CrMo44)和ASTM A213T22(10CrMo910)來制作，焊后就需要進(jìn)行焊后熱處理。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。長期運(yùn)行后，由于管壁形成垢層，管壁溫度可升至513℃。例如在31MPa／620℃蒸汽參數(shù)的USC鍋爐水冷壁出口端的汽水溫度達(dá)475℃。通常選用TT11和T12等均可以滿足使用要求。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。采用超臨界、超超臨界機(jī)組是提高火電機(jī)組的熱效率、節(jié)約能源、防