電站鍋爐奧氏體耐熱鋼管接頭中的σ相

摘要：綜述了電站鍋爐奧氏體耐熱鋼管接頭中的σ相。結果表明，高溫時效后的奧氏體鋼接頭中析出了形態各異的σ相。σ相的形成條件，一是成分因素，二是溫度因素。在σ相形成影響因素中，化學成分的影響十分關鍵且較為復雜;σ相析出數量隨時效溫度和時間的增大而增多;熱輸入過高具有促進σ相析出趨勢。試樣經歷高溫蠕變，HAZ粗晶區出現了網狀分布的σ相，接頭的蠕變斷裂強度明顯下降。優化焊縫化學成分是控制焊縫中σ相形成的必要條件，而合理的熱輸入及其工藝措施則是控制接頭σ相形成的充分條件。

關鍵詞：σ相;管接頭;奧氏體耐熱鋼;電站鍋爐;蠕變性能

0 前言

電站超超臨界鍋爐中的過熱器、再熱器管的運行溫度可能高達650 ℃或者以上，需要選用奧氏體或高級奧氏體耐熱鋼管。該運行溫度恰好處于這些鋼金屬間相如σ相的析出溫度區間。σ相是一種具有復雜四方晶格結構、富含Fe、Cr、成分可變的金屬間相。σ相可在50多種過渡合金中形成，它的形成溫度較寬，最快析出溫度區間為600～900 ℃。在Cr-Ni奧氏體鋼中，增加Cr的含量至17%～20%會促進σ相的形成，而增加Ni含量則會抑制σ相的形成。通常，所有鐵素體形成元素如Cr、Nb、Ti、Mo或W、Si都會促進σ相的析出。σ相可能由奧氏體直接形成，或者由鐵素體形成。由于合金元素擴散速率的差異，奧氏體中σ相的形成要比鐵素體中慢約100倍。但奧氏體合金中δ鐵素體的存在會加速σ相析出。σ相硬而脆，其硬度高達900～1 000 HV，在奧氏體鋼或焊接接頭中出現少量σ相就會使其韌性和塑性急劇下降。……