Ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian làm việc đến tổ chức và tính chất của thép bền nhiệt ASTM A335:2009-03 P91 dùng làm các chi tiết trong bộ hơi quá nhiệt của nhà máy nhiệt điện

- 19 1.2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian làm việc đn thép P91.
- 42 3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đn tổ chức của thép P91.
- 45 3.3 Ảnh hưởng của thời gian nung và thời gian làm việc đn tổ chức t vi của thép P91 48 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung đn cơ tính của thép P91.
- Kt quả kiểm tra độ cứng (HB) của thép P91 theo thời gian khác nhau.
- Hình ảnh SEM của thép 9Cr-1Mo sau nung ở nhiệt độ và thời gian khác nhau: (a) 773K (500 oC) trong 500h, (b trên) 873K (600 oC) trong 500h, (c) 773K (500 oC) trong 10000h, (d) 873K (600 oC) trong 10000h [8.
- 23 Hình 1.10.
- Sự thay đổi thành phần của nển trong quá trình nung và thử dão trong điều kiện, nhiệt độ nung, ứng suất và thời gian nung khác nhau [1.
- 23 Hình 1.11.
- Sự phát triển của cacbit dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian của thép 9Cr-1Mo [8.
- 24 Hình 1.12.
- Sự thay đổi thành phần của M23C6 dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian [8]25 Hình 1.13.
- 26 Hình 1.14.
- 27 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 7 Hình 1.15.
- 29 Hình 1.16.
- 39 Hình 2.10.
- 40 Hình 2.11.
- Tổ chức t vi của thép P91 sau nung ở 700 oC trong thời gian khác nhau (a) 2 ngày, (b) 4 ngày, (c) 6 ngày.
- Tổ chức t vi của thép P91 sau nung ở 500 oC trong thời gian khác nhau (a) 2 ngày, (b) 4 ngày, (c) 6 ngày và tổ chức t vi của thép P91 (d) 10 ngày, (e) 20 ngày, (f) 30 ngày đặt trong đường ống với nhiệt độ 530 oC và 16,7MPa.
- 51 Hình 3.10.
- 52 Hình 3.11.
- Kt quả phân tích EPMA mẫu thép P91 đặt ở đường ống có nhiệt độ 530 oC, áp suất 16,7MPa trong thời gian 30 ngày.
- 53 Hình 3.12.
- Tổ chức t vi của thép P91 sau nung ở 600 oC trong thời gian khác nhau (a) 2 ngày, (b) 4 ngày, (c) 6 ngày và (d) tổ chức t vi của thép ống góp hơi quá nhiệt cuối làm bằng thép P91 với nhiệt độ làm việc 600-630 oC, áp suất 16,7MPa sau thời gian làm việc 10 năm.
- 54 Hình 3.13.
- Ảnh hiển vi điện tử SEM của thép ống góp hơi quá nhiệt cuối làm bằng thép P91 với nhiệt độ làm việc 600-630 oC, áp suất 16,7MPa sau thời gian làm việc 10 năm.
- 55 Hình 3.14.
- Kt quả phân tích EPMA mẫu ống thép P91 làm ống góp hơi quá nhiệt cuối với nhiệt độ làm việc 600-630 oC, áp suất 16,7MPa, sau thời gian làm việc khoảng 10 năm56 Hình 3.15.
- Đồ th giản đồ kéo của mẫu P91 trong thời gian 48h ở nhiệt độ khác nhau .
- 57 Hình 3.16.
- Đồ th giản đồ kéo của mẫu P91 trong thời gian 96h ở nhiệt độ khác nhau .
- 58 Hình 3.17.
- Đồ th giản đồ kéo của mẫu P91 trong thời gian 144h ở nhiệt độ khác nhau 58 Hình 3.18.
- Giản đồ đo độ cứng theo thời gian và nhiệt độ của thép P91.
- 59 Hình 3.19.
- 60 Hình 3.20.
- 61 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 9 LỜI NÓI ĐẦU Các đường ống dẫn hơi nước quá nhiệt trong nhà máy nhiệt điện thường làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, thậm chí bộ phận sinh hơi quá nhiệt còn phải chu áp suất đn 20 MPa và nhiệt độ khoảng 600 oC.
- Hình 1.3 (a) là một tổ chức t vi tiêu biểu của thép ferit/mactenxit crôm cao.
- Trong tổ chức của thép ferit/mactenxit 9-12% Cr có thể có δ-ferit – là dạng pha ferit hình thành trong quá trình austenit hóa (hình 1.3b).
- Nhiệt độ ram sẽ ảnh hưởng đn pha tit trong quá trình ram.
- Nhiệt độ tôi trong khoảng nhiệt độ C.
- Nhiệt độ ram trong khoảng 730–780 °C.
- Nhiệt độ (oC) Độ bền dão 100.000 h (MPa) Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 20 Hình 1.6.
- Hình 1.7 là ảnh tổ chức t vi của thép P91 sau tôi và ram qua ảnh hiển vi quang học và hiển vi điện tử quét.
- Nhiệt độ là yu tố quan trọng dẫn đn sự thay đổi về mặt tổ chức t vi trong suốt quá trình làm việc của thép.
- Dưới tác dụng của nhiệt độ và áp suất, tổ chức t vi của thép sẽ có những thay đổi đáng kể, dẫn đn sự phá hủy của mẫu sau một thời gian làm việc nhất đnh (hình 1.8).
- Ảnh SEM của thép 9Cr-1Mo sau nung ở nhiệt độ và thời gian khác nhau: (a) 773K (500 oC) trong 500h, (b trên) 873K (600 oC) trong 500h, (c) 773K (500 oC) trong 10000h, (d) 873K (600 oC) trong 10000h [8] Hình 1.10.
- Hình 1.11.
- Sự phát triển của cacbit dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian của thép 9Cr-1Mo [8] Thời gian (h) Kích thước (mm) Cacbit trên biên hạt Cacbit trong tấm mactenxit Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 25 Hình 1.12.
- Sự thay đổi thành phần của M23C6 dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian [8] Hình 1.11 là profile phát triển kích thước theo nhiệt độ và thời gian trong điều kiện nung (chỉ dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian) của pha cacbit M23C6 và cacbo-nitrit MX của thép P91 [8].
- Nhiệt độ càng tăng, thời gian càng dài thì kích thước M23C6 càng lớn.
- Cùng với sự thay đổi về kích thước, thành phần các pha tit cng có sự thay đổi theo nhiệt độ và thời gian nung (hình 1.12).
- Cơ tính Độ bền Sự thay đổi về tổ chức t vi của P91 dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian như trên sẽ làm giảm độ bền của thép.
- Hình 1.13.
- Hình 1.14.
- (a) (b) Hình 1.15.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung (khoảng nhiệt độ làm việc) đn sự thay đổi tổ chức t vi, cơ tính của thép P91 - Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nung đn sự thay đổi tổ chức t vi, cơ tính của thép P91 - Nghiên cứu sự thay đổi tổ chức t vi, cơ tính của mẫu thép trong điều kiện làm việc thực t Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 31 CHƯƠNG II.
- Thời gian làm việc khoảng 10 năm.
- Nhiệt độ nung tối đa: 1600 oC.
- Nhiệt độ làm việc trong các đường ống trong khoảng 500-600 oC.
- Nhiệt độ 48h 96h 144h Nguội cùng lò oC Thời gian 3h Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 36 Hình 2.7.
- Từ đó có thể thấy được sự thay đổi về tổ chức t vi của vật liệu dưới ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian nung và sau một thời gian làm việc.
- Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 40 Hình 2.10.
- Đặc trưng kỹ thuật của thit b: Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 41 - Đo độ cứng t Brinell với tải trọng kg - Đo độ cứng Vicker với tải trọng kg - Độ cứng Rockwell với tải trọng kg Hình 2.11.
- Tổ chức tế vi của thép P91 ở trạng thái ban đầu (a) ảnh hiển vi quang học (x1000), (b) ảnh hiển vi điện tử quét SEM (x5000) Hình 3.2 và bảng 3.2 là kt quả phân tích phổ nguyên tố EDS theo điểm tại v trí có hạt pha sáng kích thước lớn nhất trong vùng quan sát.
- Hình 3.3 là kt quả phân tích phổ nguyên tố theo vùng EPMA của mẫu ở trạng thái ban đầu.
- Hình 3.4 là ảnh tổ chức t vi (hiển vi quang học) của các mẫu.
- Ảnh tổ chức t vi của mẫu sau nung ở nhiệt độ 500 oC và 600 oC (hình 3.4a, b) so với ảnh tổ chức t vi của mẫu ban đầu không có sự thay đổi đáng kể trong tổ chức t vi.
- Có thể do ở nhiệt độ nung và thời gian nung này, chưa gây ảnh hưởng đủ lớn đn tổ chức t vi để có thể quan sát sự thay đổi đó bằng kính hiển vi.
- Ảnh tổ chức t vi của mẫu sau nung ở nhiệt độ 700 oC ( hình 3.4c) có sự thay đổi so với ảnh tổ chức t vi của mẫu ban đầu.
- Như vậy, khi nhiệt độ nung đủ lớn, sẽ ảnh hưởng mạnh đn tổ chức t vi của thép.
- Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nung đn sự thay đổi tổ chức t vi của thép P91, các mẫu được tin hành nung ở nhiệt độ 700 oC, trong các thời gian khác nhau 2 ngày (48 giờ), 4 ngày (96 giờ) và 6 ngày (144 giờ).
- Tổ chức tế vi của thép P91 sau nung ở 700 oC trong thời gian khác nhau (a) 2 ngày, (b) 4 ngày, (c) 6 ngày Hình 3.7 là ảnh tổ chức t vi của các mẫu chụp bằng hiển vi quang học cho thấy.
- Tổ chức tế vi của thép P91 sau nung ở 500 oC trong thời gian khác nhau (a) 2 ngày, (b) 4 ngày, (c) 6 ngày và tổ chức tế vi của thép P91 (d) 10 ngày, (e) 20 ngày, (f) 30 ngày đặt trong đường ống với nhiệt độ 530 oC và 16,7MPa.
- Hình 3.8 cho thấy, so với ảnh tổ chức t vi của mẫu ban đầu tổ chức t vi của các mẫu không có sự khác biệt đủ lớn để có thể quan sát bằng kính hiển vi quang học.
- Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 52 Hình 3.10.
- Kết quả phân tích EPMA mẫu thép P91 sau nung ở 500 oC trong 2 ngày Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 53 Hình 3.11.
- Khi so sánh tổ chức t vi của các mẫu sau nung ở 500 oC và 700 oC trong cùng khoảng thời gian cho thấy ảnh hưởng của nhiệt độ lên tổ chức t vi của thép là lớn hơn nhiều so với Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 54 ảnh hưởng của thời gian nung.
- (a) (c) (b) (d) Hình 3.12.
- Tổ chức tế vi của thép P91 sau nung ở 600 oC trong thời gian khác nhau (a) 2 ngày, (b) 4 ngày, (c) 6 ngày và (d) tổ chức tế vi của thép ống góp hơi quá nhiệt cuối làm bằng thép P91 với nhiệt độ làm việc 600-630 oC, áp suất 16,7MPa sau thời gian làm việc 10 năm Pha tit b thô hóa Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 55 Từ hình 3.12 cho thấy, khi nung thép ở 600 oC trong thời gian từ 2 ngày đn 6 ngày, tổ chức t vi không có sự thay đổi đủ lớn để nhận bit trên ảnh tổ chức t vi so với mẫu ở trạng thái ban đầu.
- Cùng khoảng nhiệt độ làm việc, khi thời gian làm việc kéo dài, tính đn hàng năm thì sự thay đổi tổ chức t vi là rất lớn.
- Hình 3.13.
- Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 56 Hình 3.14.
- Đồ thị giản đồ kéo của mẫu P91 trong thời gian 48h ở nhiệt độ khác nhau Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 58 Hình 3.16.
- Đồ thị giản đồ kéo của mẫu P91 trong thời gian 96h ở nhiệt độ khác nhau Hình 3.17.
- Đồ thị giản đồ kéo của mẫu P91 trong thời gian 144h ở nhiệt độ khác nhau Từ kt quả thử kéo cho thấy.
- Ảnh hưởng của nhiệt độ không chỉ tác động đn độ bền của thép mà còn ảnh hưởng đn cả độ cứng.
- Nhiệt độ Thời gian 48h 96h 144h Ban đầu 0 oC 228,6 500 oC oC oC Hình 3.18.
- Giản đồ đo độ cứng theo thời gian và nhiệt độ của thép P91 Từ kt quả độ cứng của các mẫu cho thấy.
- So với mẫu ban đầu, độ cứng các mẫu sau nung đều giảm đi Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 60 - Với cùng thời gian nung, khi nhiệt độ nung càng cao thì độ cứng càng giảm mạnh.
- Kt quả kiểm tra thử kéo của các mẫu được đưa ra trong bảng 3.4 và hình 3.19.
- Hình 3.19.
- Kt quả kiểm tra cơ tính của các mẫu này được đưa ra trong bảng 3.6 và hình 3.20 Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 61 Bảng 3.6.
- Hình 3.20.
- Vì như phân tích trong phần 3.2 và 3.3, ảnh hưởng của nhiệt độ đn tổ chức t vi mạnh hơn sự ảnh hưởng của thời gian.
- Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 63 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT KẾT LUẬN Với mục đích đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian đn sự thay đổi tổ chức và cơ tính của thép P91, luận văn đã thực hiện xử lý nhiệt các mẫu thép P91 và kiểm tra mẫu làm việc của nhà máy nhiệt điện.
- Các mẫu được nung ở nhiệt độ 500 oC, 600 oC, 700 oC trong khoảng thời gian 48h, 96h, 144h.
- Nhiệt độ nung càng cao, thời gian nung càng dài, sự thay đổi tổ chức t vĩ và suy giảm cơ tính càng xảy ra mạnh mẽ.
- Trong đó, ảnh hưởng của nhiệt độ có vai trò lớn hơn.
- Đặc biệt trong các kt cấu đường ống thường xuyên Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Phạm Hồng Thái- KH-KT Vật liệu Kim loại -14BVLKL 64 làm việc ở nhiệt độ cao (lớn hơn 600 oC), sự thay đổi tổ chức t vi, cơ tính có thể xảy ra trong thời gian ngắn hơn tuổi thọ cho phép của đường ống.
- ĐỀ XUẤT - Luận văn mới chỉ dừng lại ở nghiên cứu cơ bản về ảnh hưởng của nhiệt độ nung và thời gian nung đn tổ chức và cơ tính của thép P91

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt