圆钢12NiCrMo压力容器钢的高温力学性能
经过多年探索研究,国际上普遍认为SA508-3钢是最适于制造核用压力容器锻件的材料。但随着反应堆压力容器趋向大型化和一体化,SA508-3钢对特厚截面上组织均匀性和稳定性难以保证。同时根据我国复杂的地理环境,具有更高强塑性和淬透性的承压材料12NiCrMo钢逐步替代SA508-3钢。
原则上禁止新建、扩建单纯新增产能的钢铁、电解铝、水泥、玻璃、传统煤化工(甲醇、合成氨)、焦化、铸造、铝用炭素等产能过剩的传统产业项目,禁止耐火材料、陶瓷等行业新建、扩建以煤炭为燃料的项目和企业。对钢铁、水泥、电解铝等行业不再实施省内产能置换,可根据需要实施骨干企业内部改造升级的装备大型化置换。实施炭素、棕刚玉、陶瓷、耐火材料、砖瓦窑、铸造等高排放行业达标整治,对不能达到相关标准、改造升级无望的企业,依法依规实施停产限产、关停退出。关停退出未按时完成超低排放改造的钢铁产能。各县(市、区)政府对本辖区城市建成区内现有钢铁、电解铝、水泥、玻璃、焦化、铸造、炭素、化工、造纸、印染等重点行业的工业企业开展全面调查摸底,严格依照行业排放标准确定重污染企业名单,积极协调可以承接搬迁企业的产业集聚区和工业园区,统筹制定本地区重污染企业搬迁改造实施方案,明确就地改造、退城入园、转型转产和关闭退出的实施范围、工作目标、进度安排、组织方式、职责分工、资金筹措、承接园区、职工安置、补偿标准、保障措施等。2019年3月底前,根据郑州市实际情况,聘请有关专家团队,对钢铁、铸造、碳素、电解铝、氧化铝、水泥、砖瓦、陶瓷、耐火材料、电力、农药、医药等重点行业制定严于国家、省大气污染物排放标准的郑州市工业企业大气污染物排放最优限值。
12NiCrMo钢渗碳体中Cr含量较高,增大了基体的形变抗力,同时提高了钢淬透性及服役期间的稳定性。科研人员针对承压材料12NiCrMo钢,在Gleeble-1500D热模拟机上采用凝固法在800~1250℃范围内进行高温拉伸试验,通过对抗拉强度、断面收缩率、断口形貌等分析,掌握该材料在高温使用情况下的组织性能变化规律。试验材料为12NiCrMo钢,各种元素成分均在ASMESA-508/SA-508M标准范围内,主要化学成分见表1。轧制后显微组织主要为大量板条状马氏体及贝氏体的混合组织,板条状马氏体沿奥氏体晶界产生,同时由于12NiCrMo钢含有Cr较高,形成细小的Cr-C化合物,形成细小复杂的贝氏体组织,与文献所述基本吻合,测定其硬度为412HV。表1试验用钢的化学成分(质量分数,%)
元素CMnPSCrNiMo
实测0.120.360.00540.00342.403.640.60
ASMESA-508≤0.230.2~0.4≤0.02≤0.0151.5~2.92.8~3.90.4~0.6
根据国标GB/T4338-2006《金属材料高温拉伸试验方法》将12NiCrMo钢加工成Φ10mm×120mm的圆棒试样,轴向垂直于轧制方向进行取样,采用Gleeble-1500D模拟试验机对试样进行试验。将试样水平放置在试验台上,抽真空后进行试验。以10℃/s的速度加热至1250℃并保温3min,使各元素均匀化,之后以3℃/s的冷却速度降到拉伸测试温度(800、900、1000、1100、1150、1180、1200、1220、1230、1250℃),保温3min后,以ε=0.001s-1的形变速率进行拉伸至断裂为止。待拉伸结束后立刻喷水冷却试样,保留断口高温组织状态。在计算断面收缩率及抗拉强度后,对不同温度下水冷断口的硬度进行测定。
试验结果表明:(1)试验温度显著影响12NiCrMo钢的高温力学性能,在800~1200℃范围内,抗拉强度随温度的升高而降低,温度高于1100℃进行拉伸时,出现不同程度的动态回复及再结晶现象。(2)12NiCrMo钢的整体热塑性较好,断面收缩率在各温度区间下均大于40%,但存在偏向高温侧的第Ⅱ脆性区(1209~1230℃),该温度区间发生脆性断裂几率较大,断面收缩率最低时仅为50%。(3)12NiCrMo钢在1100℃、1250℃拉伸时,发生韧性断裂,形成断口主要为等轴韧窝,含有一定穿晶延性断裂。而1230℃拉伸断口形成明显的沿晶脆性断裂,裂纹起源于试样心部,并可看到二次裂纹形貌,脆性断裂主要与氧化物沿晶界析出有关。