电厂运行金相概述

      电力运行金相概述
      电厂动力设备使用的金属部件，在高温下长期运行过程中，原在室温下稳定的金属组织，也会产生很大的变化。与温度因素一样，时间对组织变化亦产生影响，也就是说，在高温下短时间内产生的扩散过程，在较低的温度下而在较长时间内也能够产生。运行金相就是研究金属材料在运行中的组织变化规律。
      组织的变化会引起性能的变化，例如，时效过程引起常温冲击韧性下降，珠光体组织中碳化物的球状化引起钢材强度降低，塑性提高等等。
      钢材组织性能的变化，最终将会导致材质劣化，甚至造成设备损坏。因此，确切地分析金属组织和性能的变化具有很大的意义。特别是要了解固溶体和碳化物相的成分、结构、金属的组织、热强性能、长时断裂范性以及冲击韧性等等是如何变化的。
      动力设备的组织变化有多种形式，主要是石墨化、碳化物的析出和聚集、碳化物的球化、热脆性、时效、合金元素的再分配等。根据不同的钢种，不同的组织状态，以及不同的工作条件，这些组织的变化过程，可能单独发生，也可能同时发生。
      一、石墨化
      动力设备用的碳钢和钼钢在高温长时间作用下，渗碳体分解并析出石墨状自由碳的现象叫做石墨化。
      用化学反应式表示即：Fe3C—3Fe+C（石墨）
      在这种情况下，渗碳体是一个介稳定相，石墨是比较稳定的相。石墨化现象的发生会使钢材性能恶化，甚至导致设备损坏。
      析出的石墨一般呈球状和团絮状。石墨本身的强度极小，在钢中可以把它看成是孔洞和裂缝。石墨的存在，一方面破坏了金属基体的连续性，缩小了真正的承担载荷的有效面积；另一方面，它产生缺口作用，导致应力集中。特别危险的是石墨呈链状分布时，在它的周围形成复杂的应力状态，使金属处于脆性状态。产生石墨化的钢材，一般其常温和高温下的强度和塑性都会 有所下降，冲击韧性的下降尤为显著。
      国外曾经根据钢材石墨化的发生和发展的不同过程以及钢中析出石墨碳的数量、大小、分布和状态，对用某些性能指标制定有关石墨化和金相检验的不同级别。图1是石墨化程度的示意图。

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图1 石墨化程度的示意图

      钢材的石墨化过程与温度、时间、应力以及冶炼中的加铝量等都有关系。与热强钢的其他微细组织结构的变化相仿，石墨化一般要经历几万小时以上的长期运行之后才会出现。石墨化现象只有在较高温度下才能形成，一般认为，碳钢要大于450℃，钼钢要大于485℃。随着温度的升高，石墨化过程可以加速，但是这种关系只适合于珠光体转变温度（Ac1以下）。由管材加工、焊接和热处理造成的局部应力会加剧石墨化过程。粗晶粒钢比成分相同的细晶粒钢不易产生石墨化。事实证明，并不是每炉化学成分相同的钢都会发生程度相同的石墨化。在钢材发生石墨化前，一般总先发生珠光体中碳化物的球化过程，但即使碳化物全部球化和聚集长大，也并不等于一定发生石墨化。
      铝和硅是促进钢材石墨化的元素。钢中加入Cr、Ti、V、Nb等碳化物形成元素，可以阻止钢的石墨化倾向。
      产生轻度石墨化的管材可以用热处理的方法（加热到临界点Ac3以上保温）使组织得以恢复。
      管材是否已经发生了石墨化，其程度如何，可以用金相方法辅以化学的方法（用1:1硝酸水溶液溶解钢屑离析出游离石墨碳）加以鉴定。

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      现场金相/金相复型是江苏纳纪检测技术有限公司的优势检测项目。现场金相复型最早应用于电厂检修，通过分析珠光体球化等来预期老化程度及材料寿命。后拓展应用于石油化工中的现场检测，失效分析、不锈钢的晶间腐蚀及其敏感性等均可通过现场金相复型来完成。
目前常用的检测标准如
GB/T 17455-2008无损检测 表面检测的金相复型技术
DL/T 652-1998 金相复型技术工艺导则
DL/T 884-2004 火电厂金相检验与评定技术导则
ASTM E1351-2001  现场金相复制品的生产和评定标准实施规范
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运用我的新理论分析，很快就明白了，渗碳体的高温分解是肯定的，要让它尽量地延缓时间分解，就是用合金元素来加强渗碳体的内部联接，巩固渗碳体。