2520不锈钢

您的当前位置:网站首页 > 2520不锈钢 > 310S不锈钢管力学性能和焊接热影响区粗晶区晶粒细化的研究

310S不锈钢管力学性能和焊接热影响区粗晶区晶粒细化的研究

来源:至德钢业 日期:2020-08-30 04:06:56 人气:1185

 通常,强化310S不锈钢管的方式有两种:一是初生共晶碳化物的时效沉淀以及在晶界和树枝晶间的强化分布,以防止高温下晶界的滑移;另一种是异质二次碳化物在基体和晶界上的分布,以防止高温下的位错运动。但是在高温下长周期服役时,二次碳化物会逐渐粗化、联接和长大,强化作用也就逐渐消失。然而,最初的共晶碳化沉淀物在高温下却表现出了较好的稳定性,并具有明显的强度。为了延长构件的使用寿命,在随后的三、四十年里,人们做出了各种努力。最通常的方式就是调整和改进合金的化学成分,并形成了一系列的牌号。


 由表可见,为进一步提高310S不锈钢管的力学性能,其强化方式主要有两种途径。一种是增加镍的含量,进一步增强合金的高温稳定性;另一种是通过添加铌、钛、锆、钨、钼及稀土等微量元素,来细化晶粒,同时增强二次碳化物的弥散固溶作用,预防碳化铬等低熔点、低强度σ相的大量析出,从而有效提高了材料的高温蠕变强度和抗渗碳能力,进而延长了炉管的使用寿命。但这些措施也带来了一些新问题,如高的镍含量不仅使材料的成本上升,也显著的降低了材料(用于石化裂解装置时)的防结焦能力。


 浙江至德钢业有限公司基于310S不锈钢管焊接接头热影响区粗晶区奥氏体晶粒严重长大导致粗晶区性能恶化的问题,提出了两种改善力学性能的方法。一是在310S不锈钢管母材中添加一定含量的铝,二是添加一定含量的铌元素。虽然两者添加的元素不同,但中心思想都是通过促进形成析出相,抑制粗晶区奥氏体晶粒的长大。通过测试分析铝含量为0%,0.52%,0.96%,1.38%和Nb含量为0.66%,1.22%,2.00%的七种焊接接头粗晶区的组织和性能的变化,得出以下结论:


 1. 通过Therm-Calc软件对材料成分进行计算分析,确定抑制粗晶区奥氏体晶粒长大的析出相为AlN和Nb(C、N)相。


 2. 使用sysweld软件模拟了实际焊接过程,建立了合理的焊接热源模型,抽取出了粗晶区的特征热循环曲线。


 3. 拉伸试验结果表明随着铝含量的增加,310S不锈钢管母材和粗晶区的抗拉强度均先减小后增大。当铝含量较低(0.52%)时,钢中的AlN相为细小弥散分布的二次析出相,钉扎作用明显,抗拉强度较高。随着铝含量的增加,钢中的AlN相为粗大的一次析出相,起不到钉扎晶界的作用,抗拉强度降低。当铝含量增加到1.38%时,钢中同时会析出δ-铁素体,起到了―硬相‖的作用,使得抗拉强度增大。而含铌钢的310S不锈钢管的母材和粗晶区的抗拉强度均导致保持一致,说明Nb(C,N)相对拉伸不敏感。但比不含铌钢的抗拉强度增强了60MPa。不同铝、铌含量的310S不锈钢管拉伸试样断口形貌均为韧性穿晶断裂。


 4. 冲击试验结果表明随着铝、铌含量的增加。母材和粗晶区的冲击功不断下降,说明不管是硬质相还是软质相都会对冲击韧性造成损害。焊接热循环前后,除0Al钢、0Nb以外,同型号的钢冲击功相当,说明AlN、Nb(C,N)相在抑制粗晶区奥氏体晶粒长大的同时,间接阻止了冲击韧性的下降。示波曲线表明,随铌含量的变化,扩展功是导致四种钢冲击功发生变化的主要原因。含铌量越多,扩展功就越低。


至德微信.jpg

本文标签:310S不锈钢管 

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

北京 天津 河北 山西 内蒙 辽宁 吉林 黑龙江 上海 江苏 浙江 安徽 福建 江西 山东 河南 湖北 湖南 广东 广西 海南 重庆 四川 贵州 云南 西藏 陕西 甘肃 青海 宁夏 新疆 台湾 香港 澳门