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    310s不銹鋼管壽命預測

    310s不銹鋼管壽命預測   環形爐內罩是硅鋼進行高溫退火的重要設備之一,其作用是將罩內的氫、氮氣氛和罩外含氧氣氛隔離,使退火產品質量優、生產效率高,介質、能量消耗低。但在使用過程中一旦內罩失效,罩內的氫氣發生泄露,極易引發爆燃事故,因此其安全性對保證硅鋼生產具有重要的意義。本文研究了環形爐內罩的內外壁氧化情況,通過金相試驗和能譜檢測得到的結果,分析內罩的氧化腐蝕程度,并對內罩的制備材料310S耐熱不銹鋼進行了高溫抗氧化性試驗,進一步分析該材料的抗氧化特性。采用掃描電子顯微鏡(SEM)靜載動態拉伸原位觀察方法研究了310S奧氏體耐熱不銹鋼常溫動態拉伸過程中裂紋的萌生、擴展及斷裂過程.結果表明:裂紋源容易在夾雜物、基體界面以及應力集中部位形成.隨著拉伸變形進行,不同位置形成的微裂紋中,處于與拉伸應力方向相同或相近的有利位相的微裂紋不斷亞穩擴展,最后與周圍微裂紋連接形成主裂紋.當主裂紋擴展到一定程度達到或超出臨界裂紋尺寸后,試樣裂紋發生全面失穩擴展而試樣迅速斷裂. 應用自制的高溫蠕變試驗機對該材料進行高溫蠕變試驗,得出了材料的高溫蠕變性能數據,經過數據處理擬合出該材料在高溫下的壽命預測方程,并根據實際情況,對環形爐內罩進行了壽命預測,預測值與實際結果較吻合。最后對環形爐內罩的結構進行了優化設計,利用ABAQUS軟件分別對新日鐵原RBAF內罩、鋼廠在原新日鐵設計生產的基礎上進行改造的RBAF內罩和優化后的平頂加筋結構內罩進行有限元受力和高溫蠕變分析,通過對比得出優化后的結構的自重和應力分布較小,蠕變模擬的結果顯示優化后結構頂部蠕變變形量最小,是一種制造方便、造價經濟、使用壽命持久的內罩結構。研究了高溫時效前后的310S不銹鋼焊接樣品在燃煤氣氛下的碳硫影響。利用金相、掃描電鏡/能譜、X射線衍射及力學性能測試等分析其形貌、成分結構及性能。310s不銹鋼管結果表明,經不同溫度、不同時間在燃煤氣氛下時效處理的310S不銹鋼比未時效處理者腐蝕嚴重,310S不銹鋼在高于700℃時效后在晶界大量析出σ相,使晶界附近貧Cr,降低了其抗腐蝕性能,同時晶粒長大,沖擊韌性明顯降低,而且斷裂方式也由微孔聚合型斷裂轉變為典型的解理斷裂。通過雙真空熔煉、鍛造、熱軋、固溶和穩定化處理,制備出目標成分為:310S+0.25%Ti+0.2%Zr的Ti、Zr微合金化改性310S不銹鋼板材。采用掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)對不銹鋼板材制備過程中各階段的材料樣品進行顯微組織分析,并采用材料萬能試驗機(MTS)對不銹鋼板材進行拉伸性能試驗。結果表明,該改性不銹鋼板材的平均晶粒尺寸為30μm,晶界和晶內析出物主要為ZrC;該材料在常溫和高溫下強度和塑性良好。通過與相關研究對比表明,與單一元素(Ti或Zr)微合金化改性310S不銹鋼相比,2種元素(Ti+Zr或Ti+Nb)微合金化改性310S不銹鋼平均晶粒尺寸較小,常溫和高溫拉伸強度較大;合金元素的添加對310S不銹鋼強度的提高效果依次為Nb>Ti>Zr。

     

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