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310s不锈钢管寿命预测

310s不锈钢管寿命预测   环形炉内罩是硅钢进行高温退火的重要设备之一,其作用是将罩内的氢、氮气氛和罩外含氧气氛隔离,使退火产品质量优、生产效率高,介质、能量消耗低。但在使用过程中一旦内罩失效,罩内的氢气发生泄露,极易引发爆燃事故,因此其安全性对保证硅钢生产具有重要的意义。本文研究了环形炉内罩的内外壁氧化情况,通过金相试验和能谱检测得到的结果,分析内罩的氧化腐蚀程度,并对内罩的制备材料310S耐热不锈钢进行了高温抗氧化性试验,进一步分析该材料的抗氧化特性。采用扫描电子显微镜(SEM)静载动态拉伸原位观察方法研究了310S奥氏体耐热不锈钢常温动态拉伸过程中裂纹的萌生、扩展及断裂过程.结果表明:裂纹源容易在夹杂物、基体界面以及应力集中部位形成.随着拉伸变形进行,不同位置形成的微裂纹中,处于与拉伸应力方向相同或相近的有利位相的微裂纹不断亚稳扩展,最后与周围微裂纹连接形成主裂纹.当主裂纹扩展到一定程度达到或超出临界裂纹尺寸后,试样裂纹发生全面失稳扩展而试样迅速断裂. 应用自制的高温蠕变试验机对该材料进行高温蠕变试验,得出了材料的高温蠕变性能数据,经过数据处理拟合出该材料在高温下的寿命预测方程,并根据实际情况,对环形炉内罩进行了寿命预测,预测值与实际结果较吻合。最后对环形炉内罩的结构进行了优化设计,利用ABAQUS软件分别对新日铁原RBAF内罩、钢厂在原新日铁设计生产的基础上进行改造的RBAF内罩和优化后的平顶加筋结构内罩进行有限元受力和高温蠕变分析,通过对比得出优化后的结构的自重和应力分布较小,蠕变模拟的结果显示优化后结构顶部蠕变变形量最小,是一种制造方便、造价经济、使用寿命持久的内罩结构。研究了高温时效前后的310S不锈钢焊接样品在燃煤气氛下的碳硫影响。利用金相、扫描电镜/能谱、X射线衍射及力学性能测试等分析其形貌、成分结构及性能。310s不锈钢管结果表明,经不同温度、不同时间在燃煤气氛下时效处理的310S不锈钢比未时效处理者腐蚀严重,310S不锈钢在高于700℃时效后在晶界大量析出σ相,使晶界附近贫Cr,降低了其抗腐蚀性能,同时晶粒长大,冲击韧性明显降低,而且断裂方式也由微孔聚合型断裂转变为典型的解理断裂。通过双真空熔炼、锻造、热轧、固溶和稳定化处理,制备出目标成分为:310S+0.25%Ti+0.2%Zr的Ti、Zr微合金化改性310S不锈钢板材。采用扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)对不锈钢板材制备过程中各阶段的材料样品进行显微组织分析,并采用材料万能试验机(MTS)对不锈钢板材进行拉伸性能试验。结果表明,该改性不锈钢板材的平均晶粒尺寸为30μm,晶界和晶内析出物主要为ZrC;该材料在常温和高温下强度和塑性良好。通过与相关研究对比表明,与单一元素(Ti或Zr)微合金化改性310S不锈钢相比,2种元素(Ti+Zr或Ti+Nb)微合金化改性310S不锈钢平均晶粒尺寸较小,常温和高温拉伸强度较大;合金元素的添加对310S不锈钢强度的提高效果依次为Nb>Ti>Zr。

 

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