近年来,由十环境保护和节能的要求,火力发电机组为了提高热效率,不断提高蒸汽和燃气的高温高压化程度。用于先进的高温高压化发电机组的高Cr铁素体耐热钢中有板条马氏体组织,这种板条马氏体组织结构形态是微细板条、板条集合体形成的团块、多个团块构成的条束和原始奥氏体晶粒大小的板条马氏体组织。这种高Cr铁素体耐热钢的基体强化机制有各种晶界强化、W、Mo固溶强化、金属间化合物的析出强化。由于钢中致密复杂的微观组织的作用,使得高Cr铁素体耐热钢具有良好的高温强度。但是,由于各种组织因素多层次重叠,无法查明这种钢损伤、劣化的详细机理,并且没有建立起尤损检测和评价技术用阴极电解法强制添加到钢中的氢可以可逆性地被钢中的空位、位错、晶界、析出物等各种组织和缺陷形成的氢陷阱所捕获,并且由于加热,氢会再次从氢陷阱中逸散出来。各种氢陷阱与氢的结合能或脱离氢陷阱的活化能是各不相同的,氢的逸散温度范围与这种结合能或活化能有关,因此不同氧陷阱氢的逸散温度范围也是不同的。
将氢作为钢组织的示踪元素对高Cr铁素体系耐热钢蠕变损伤进行评价,是一种新的评价方法,本文对这种新评价方法进行了基础性研究。本文的实验钢是改进型9Cr-1Mo钢。用升温氢逸散分析法测定了4种蠕变条件下蠕变断裂试样充氢后氢的逸散曲线,研究了氢逸散特性伴随长期蠕变所发生的变化,得出如下结论。
(1)充氢后氢的逸散特性不受加热时效的影响,但长期蠕变使氢的逸散特性发生很大变化,氢的逸散量,随蠕变断裂时间的增加而明显增加
(2)各个氢逸散曲线都可以分解为曲线1(峰值温度约65℃)和曲线2(峰值温度约100℃)两条曲线。随着蠕变的进行,高温区的曲线2的氢逸散量增加,曲线1的氢逸散量在加热后和蠕变后都未发生变化,址一个常量。
(3)即使经过再次正火处理使蠕变材的钢组织一样,氢逸散曲线也不同于回火钢,由此说明,蠕变使Ch2增加的原因是蠕变造成的几何学损伤(微裂纹、孔洞等)。Ch2随蠕变孔洞体积百分数的增加而增加,两者之间有很好的相关关系。