CN115874023A - 一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法 - Google Patents
一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115874023A CN115874023A CN202211371487.5A CN202211371487A CN115874023A CN 115874023 A CN115874023 A CN 115874023A CN 202211371487 A CN202211371487 A CN 202211371487A CN 115874023 A CN115874023 A CN 115874023A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pressure vessel
- phase
- sigma
- pulse
- mechanical properties
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 4
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010336 energy treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Abstract
本申请公开了一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，首先对压力容器各部位的材质做金相检验，划分压力容器的损伤区域，根据损伤程度确定脉冲电流的参数范围。然后将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在950‑1100℃下进行0.5‑2h的电脉冲处理。本发明能够节约材料资源，降低设备报废率，提高生产效率，具有良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及压力容器热处理技术领域，具体涉及一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法。
背景技术
在石化行业，随着工艺过程的高参数化和复杂化使得越来越多的化工设备需要长期在高温、高压和腐蚀等苛刻条件下服役。设备的损伤或其他因素可能会导致火灾甚至是爆炸事故的发生。
然而，受到火灾侵害的容器和管道等设备经受了火灾发生时散发热量的加热以及灭火时的冷却作用，其材料的组织和性能会发生变化。奥氏体不锈钢长期处于400-950℃时，组织中会析出一些富铬的σ相。σ相是一种常见的金属间化合物，名义成分为FeCr，实际成分(FeNi)x(CrMo)y，在晶界和晶内均会析出。σ相的析出对材料的劣化作用明显，尤其表现在耐腐蚀性能和冲击韧性，对压力容器长期安全服役具有较大威胁。对于高温服役的不锈钢压力容器，材料中σ相的析出往往需要经过数年的时间。然而受到火灾侵害时，容器在短时间内会承受较高温度，尤其在火灾核心区，环境温度往往会超过服役温度，短时超温有利于σ相的快速形成。在工程中，对于出现大量σ相的不锈钢压力容器，往往作报废处理。
因此，能够实现对报废设备的材料再利用是具有良好的经济和社会效益的。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足之处，本发明提供一种发生σ相脆化的奥氏体不锈钢σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，尤其针对遭受火灾等短时超温状况。
技术方案：本发明所提供的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，首先对压力容器各部位的材质做金相检验，划分压力容器的损伤区域，根据损伤程度确定脉冲电流的参数范围；脉冲电流的参数范围为：频率1-200Hz，脉宽20μs-1ms，电流10-500A；然后将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在950-1100℃下进行0.5-2h的电脉冲处理。
具体的，所述的压力容器为火灾后发生σ相脆化的奥氏体不锈钢压力容器。
具体的，以材料中σ相的数量、大小来划分损伤区域。
具体的，压力容器的损伤区域分为严重热暴露区和一般热暴露区。
进一步的，所述的严重热暴露区，其σ相在金相图中的比例小于20％。针对严重暴露区，脉冲电流的参数范围采用：频率160Hz，脉宽160μs，电流210A；在1100℃下进行1h的电脉冲处理。
进一步的，所述的一般热暴露区，其σ相在金相图中的比例小于10％。针对一般暴露区，脉冲电流的参数范围采用：频率160Hz，脉宽160μs，电流210A；在1100℃下进行0.5h的电脉冲处理。
奥氏体不锈钢压力容器长期在400-950℃温度服役时，组织中会析出一些富铬的σ相，在遭受火灾等短时超温情况下尤其突出。本发明采用电脉冲对压力容器进行处理，电脉冲作为一种瞬时高能的特殊处理方法，它可对已发生脆化的奥氏体不锈钢中σ相的分布和形态产生一定的影响，从而达到改善性能的目的。在950～1100℃的温度条件下，通过控制脉冲电流参数：频率1～200Hz，脉宽20μs～1ms，电流10～500A，作用时间为0.5～2h。通过脉冲电流可使已产生脆化损伤的奥氏体不锈钢中的σ相向基体溶解，从而达到恢复材料韧性的目的。
此外，脉冲电流法可以在现场对已发生σ相脆化损伤的奥氏体不锈钢设备进行处理，例如火灾直接暴露区域，这比传统的固溶处理和退火处理具有较大优势。
有益效果：本发明能够节约材料资源，降低设备报废率，提高生产效率，具有良好的经济效益。
本发明利用脉冲电流直接作用在损伤部位，在短时间内达到σ相的分解温度，以快速固溶的方式，恢复材料性能，从而达到保障设备的安全运行和延长构件使用寿命的目的。
附图说明
图1为实施例1的电脉冲前后显微组织变化图
其中a为脉冲处理前；b为脉冲处理后。
图2为实施例2的电脉冲前后显微组织变化图
其中a为脉冲处理前；b为脉冲处理后。
图3为实施例3的电脉冲前后显微组织变化图
其中a为脉冲处理前；b为脉冲处理后。
图4为实施例4的电脉冲前后显微组织变化图
其中a为脉冲处理前；b为脉冲处理后。
图5为实施例5的电脉冲前后显微组织变化图
其中a为脉冲处理前；b为脉冲处理后。
具体实施方式
下面是实施例对本发明方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：
本实施例在已严重遭受火灾热暴露的奥氏体不锈钢压力容器上取样进行电脉冲试验。具体步骤如下：
第一步：首先对容器各部位的材质做金相检验，以材料中σ相的数量、大小(即相比例)来划分损伤区域，以热暴露不同损伤程度将过火压力容器分为严重热暴露区和一般热暴露区。在一般热暴露区取样，根据损伤程度(含8％σ相)确定脉冲电流的参数范围，经过优化参数，确定最佳脉冲电流参数为150Hz，160μs，180A，在1000℃下处理0.5h。
第二步：在电脉冲处理前，按GB/T 229取标准尺寸的冲击试样，开V型缺口，进行常温冲击试验，测定材料的常温冲击韧性，以冲击吸收功Akv表示。
第三步：将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在1000℃温度下进行0.5h的电脉冲处理。
第四步：对电脉冲处理过的材料进行常温冲击韧性试验，记录冲击吸收功值，并与电脉冲处理前的试验值进行对比。如表1所示，采用电脉冲处理后，材料冲击韧性得到较大程度的恢复。同时，如图1所示，奥氏体不锈钢中析出的σ相形态和数量开始变化，已经开始向奥氏体基体溶解。
实施例2
本实施例在已严重遭受火灾热暴露的奥氏体不锈钢压力容器上取样进行电脉冲试验。具体步骤如下：
第一步：首先对容器各部位的材质做金相检验，以材料中σ相的数量、大小(即相比例)来划分损伤区域，以热暴露不同损伤程度将过火压力容器分为严重热暴露区和一般热暴露区。在一般热暴露区取样，根据损伤程度(含6％σ相)确定脉冲电流的参数范围，经过优化参数，确定最佳脉冲电流参数为180Hz，160μs，200A，在1050℃下处理0.5h。
第二步：在电脉冲处理前，按GB/T 229取标准尺寸的冲击试样，开V型缺口，进行常温冲击试验，测定材料的常温冲击韧性，以冲击吸收功Akv表示。
第三步：将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在1050℃温度下进行0.5h的电脉冲处理。
第四步：对电脉冲处理过的材料进行常温冲击韧性试验，记录冲击吸收功值，并与电脉冲处理前的试验值进行对比。如表1所示，采用电脉冲处理后，材料冲击韧性得到较大程度的恢复。同时，如图1所示，奥氏体不锈钢中析出的σ相形态和数量开始变化，已经开始向奥氏体基体溶解。
实施例3
本实施例在已严重遭受火灾热暴露的奥氏体不锈钢压力容器上取样进行电脉冲试验。具体步骤如下：
第一步：首先对容器各部位的材质做金相检验，以材料中σ相的数量、大小(即相比例)来划分损伤区域，以热暴露不同损伤程度将过火压力容器分为严重热暴露区和一般热暴露区。在一般热暴露区取样，根据损伤程度(含7％σ相)确定脉冲电流的参数范围，经过优化参数，确定最佳脉冲电流参数为160Hz，160μs，210A，在1100℃下处理0.5h。
第二步：在电脉冲处理前，按GB/T 229取标准尺寸的冲击试样，开V型缺口，进行常温冲击试验，测定材料的常温冲击韧性，以冲击吸收功Akv表示。
第三步：将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在1100℃温度下进行0.5h的电脉冲处理。
第四步：对电脉冲处理过的材料进行常温冲击韧性试验，记录冲击吸收功值，并与电脉冲处理前的试验值进行对比。如表1所示，采用电脉冲处理后，材料冲击韧性得到较大程度的恢复。同时，如图1所示，奥氏体不锈钢中析出的σ相形态和数量开始变化，已经开始向奥氏体基体溶解。
实施例4
本实施例在已严重遭受火灾热暴露的奥氏体不锈钢压力容器上取样进行电脉冲试验。具体步骤如下：
第一步：首先对容器各部位的材质做金相检验，以材料中σ相的数量、大小(即相比例)来划分损伤区域，以热暴露不同损伤程度将过火压力容器分为严重热暴露区和一般热暴露区。在严重热暴露区取样，根据损伤程度(含16％σ相)确定脉冲电流的参数范围，经过优化参数，确定最佳脉冲电流参数为160Hz，160μs，210A，在1100℃下处理0.5h。
第二步：在电脉冲处理前，按GB/T 229取标准尺寸的冲击试样，开V型缺口，进行常温冲击试验，测定材料的常温冲击韧性，以冲击吸收功Akv表示。
第三步：将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在1100℃温度下进行0.5h的电脉冲处理。
第四步：对电脉冲处理过的材料进行常温冲击韧性试验，记录冲击吸收功值，并与电脉冲处理前的试验值进行对比。如表1所示，采用电脉冲处理后，材料冲击韧性得到较大程度的恢复。同时，如图1所示，奥氏体不锈钢中析出的σ相形态和数量开始变化，已经开始向奥氏体基体溶解。
实施例5
本实施例在已严重遭受火灾热暴露的奥氏体不锈钢压力容器上取样进行电脉冲试验。具体步骤如下：
第一步：首先对容器各部位的材质做金相检验，以材料中σ相的数量、大小(即相比例)来划分损伤区域，以热暴露不同损伤程度将过火压力容器分为严重热暴露区和一般热暴露区。在严重热暴露区取样，根据损伤程度(含15％σ相)确定脉冲电流的参数范围，经过优化参数，确定最佳脉冲电流参数为160Hz，160μs，210A，在1100℃下处理1h。
第二步：在电脉冲处理前，按GB/T 229取标准尺寸的冲击试样，开V型缺口，进行常温冲击试验，测定材料的常温冲击韧性，以冲击吸收功Akv表示。
第三步：将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在1100℃温度下进行1h的电脉冲处理。
第四步：对电脉冲处理过的材料进行常温冲击韧性试验，记录冲击吸收功值，并与电脉冲处理前的试验值进行对比。如表1所示，采用电脉冲处理后，材料冲击韧性得到较大程度的恢复。同时，如图1所示，奥氏体不锈钢中析出的σ相形态和数量开始变化，已经开始向奥氏体基体溶解。
表1实施例选用奥氏体不锈钢的冲击韧性的变化值Akv
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请。
Claims (8)
1.一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，首先对压力容器各部位的材质做金相检验，划分压力容器的损伤区域，根据损伤程度确定脉冲电流的参数范围；脉冲电流的参数范围为：频率1-200Hz，脉宽20μs-1ms，电流10-500A；然后将脉冲电源输出端固定在所取的试样上，在950-1100℃下进行0.5-2h的电脉冲处理。
2.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，所述的压力容器为火灾后发生σ相脆化的奥氏体不锈钢压力容器。
3.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，以材料中σ相的数量、大小来划分损伤区域。
4.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，压力容器的损伤区域分为严重热暴露区和一般热暴露区。
5.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，所述的严重热暴露区，其σ相在金相图中的比例小于20％。
6.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，针对严重暴露区，脉冲电流的参数范围采用：频率160Hz，脉宽160μs，电流210A；在1100℃下进行1h的电脉冲处理。
7.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，所述的一般热暴露区，其σ相在金相图中的比例小于10％。
8.根据权利要求1所述的σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法，其特征在于，针对一般暴露区，脉冲电流的参数范围采用：频率160Hz，脉宽160μs，电流210A；在1100℃下进行0.5h的电脉冲处理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211371487.5A CN115874023A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211371487.5A CN115874023A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115874023A true CN115874023A (zh) | 2023-03-31 |
Family
ID=85759402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211371487.5A Pending CN115874023A (zh) | 2022-11-03 | 2022-11-03 | 一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115874023A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987367A (en) * | 1988-09-16 | 1991-01-22 | Hitachi, Ltd | Method and apparatus for predicting deterioration of a member constituting a part of equipment |
| CN101558174A (zh) * | 2005-09-23 | 2009-10-14 | Uit有限责任公司 | 通过超声冲击改进金属性能和防止及抑制劣化的方法 |
| CN108531688A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-14 | 北京科技大学 | 一种脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢性能的方法 |
| CN110042221A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-07-23 | 北京科技大学 | 一种脉冲电流消除a508-3钢老化脆化的方法 |
-
2022
- 2022-11-03 CN CN202211371487.5A patent/CN115874023A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4987367A (en) * | 1988-09-16 | 1991-01-22 | Hitachi, Ltd | Method and apparatus for predicting deterioration of a member constituting a part of equipment |
| CN101558174A (zh) * | 2005-09-23 | 2009-10-14 | Uit有限责任公司 | 通过超声冲击改进金属性能和防止及抑制劣化的方法 |
| CN108531688A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-14 | 北京科技大学 | 一种脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢性能的方法 |
| CN110042221A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-07-23 | 北京科技大学 | 一种脉冲电流消除a508-3钢老化脆化的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH03134124A (ja) | 耐エロージョン性に優れたチタン合金及びその製造方法 | |
| CN105925925A (zh) | 抗熔盐腐蚀镍基高温合金焊接结构件的焊接后热处理方法 | |
| CN109207885A (zh) | 利用脉冲电流处理提高5xxx铝合金抗晶间腐蚀性能的方法 | |
| Duquette | Corrosion fatigue | |
| Hao et al. | Research on a different method to reach the saturate limit of titanium aluminide alloy surface mechanical and fatigue properties by laser shock process | |
| LI et al. | The non-isothermal double ageing behaviour of 7055 aluminum alloy | |
| CN103045830B (zh) | 一种提高高铬奥氏体钢抗高温蒸汽氧化的表面喷丸工艺 | |
| CN101225464B (zh) | 提高铁素体/马氏体耐热钢抗高温水蒸汽氧化性能的方法 | |
| CN115874023A (zh) | 一种σ相脆化压力容器力学性能的恢复方法 | |
| CN109971925B (zh) | 改善奥氏体不锈钢抗晶间腐蚀性能的形变热处理工艺方法 | |
| Alves et al. | Influence of heat treatment on the corrosion of high speed steel | |
| CN108531688B (zh) | 一种脉冲电流快速恢复敏化脆化奥氏体不锈钢性能的方法 | |
| ZHANG et al. | Controlling the residual stress in metallic solids by pulsed electric current | |
| WAN et al. | Dynamic softening mechanisms of GH4720Li alloyduring hot deformation | |
| Chen et al. | Microstructure and hot corrosion of Gh2036 alloy treated by laser shock peening | |
| Hu et al. | Effect of warm laser shock peening on microstructure and properties of GH4169 superalloy | |
| CN104046954A (zh) | 一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法 | |
| CN106498319A (zh) | 一种提高铝锂合金电子束焊接头耐蚀性能的焊后热处理方法 | |
| CN110257744A (zh) | 一种消减Inconel783合金中块状Nb的热处理方法 | |
| CN101225465B (zh) | 一种提高耐热钢抗高温水蒸汽氧化性能的方法 | |
| CN104630425A (zh) | 一种消除核电管道铸造不锈钢中σ相的方法 | |
| Andrianingtyas et al. | Role of tungsten, niobium, and vanadium on corrosion resistance of austenitic stainless steels in chloride ion environment | |
| JPH03134126A (ja) | 耐エロージョン性に優れたチタン合金及びその製造方法 | |
| Zhang et al. | Evaluation of corrosion properties of TA2-Q345 explosive composite plate at different heat treatment temperatures | |
| Cui et al. | Research Progress on Cavitation-corrosion ofMetallic Materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |