超临界锅炉用T/P91钢的组织性能与工程应用PDF电子书下载

第1章　锅炉用铁素体类热强钢的发展 1

1.1　煤-电转化的关键设备——锅炉 1

1.2　对电站锅炉用钢的要求 3

1.3　铁素体类热强钢的发展 3

1.3.1 0～1％Cr系热强钢 3

1.3.2 2％Cr系热强钢 4

1.3.3　9％Cr系热强钢的研发与应用 5

1.3.4 12％Cr系热强钢的研发 6

1.3.5　超超临界锅炉管道钢管钢的研发趋势 7

1.4　我国火电厂用热强钢的引进 9

第2章　超临界、超超临界锅炉用钢的特点 12

2.1　力学性能的特点 12

2.1.1 厚截面锅炉部件和蒸汽管用钢 12

2.1.2　过热器管用钢 12

2.1.3　水冷壁管用钢 14

2.1.4　汽轮机用钢 14

2.2　物理性能的特点 15

2.3　化学稳定（抗氧化腐蚀）性的特点 17

2.4　T/P91钢是超临界锅炉用钢“5E”要素的最佳选择 18

第3章　马氏体型热强钢的合金化原理 20

3.1 热强钢中常用的合金元素 20

3.2　热强钢的合金化原理 21

3.2.1　热强钢的金属学观点 22

3.2.2　热强钢的合金化 22

3.3　抗氧化腐蚀的考虑 23

3.4 固溶强化的原则 25

3.5　马氏体强化的获得 27

3.6　沉淀强化和弥散强化 27

3.7　关于热稳定性 28

3.8　复合合金化的协同效应 30

第4章　热强钢的组织结构稳定性 32

4.1　显微组织结构变化的驱动力 32

4.2　显微组织结构变化的机理 33

4.3　化学自由能引起的组织结构不稳定性 33

4.3.1 非均匀溶质分布引起的溶质迁移 33

4.3.2 固溶体的脱溶 37

4.3.3 固溶体的调幅分解 41

4.3.4　板条马氏体中碳（氮）化物的沉淀、析出与转变 45

4.4　应变自由能引起的组织结构不稳定性 47

4.4.1　应变弹性储存能及释放谱 47

4.4.2　伴随储存能释放时板条马氏体的回复 48

4.5　界面自由能引起的组织结构不稳定性 53

4.5.1 晶界迁移和晶粒长大 53

4.5.2 组织结构不稳定性中的弥散相熟化 60

4.5.3　共晶型组织的稳定性 70

4.6　梯度场引起的原子输运 71

4.6.1　一般输运方程 71

4.6.2 电输运 72

4.6.3 热输运 72

4.7　位错组态与结构不稳定性 72

第5章　T/P91钢的组织结构 74

5.1 回火板条马氏体组织结构 74

5.2 正（淬）火马氏体板条高温回火时的回复 75

5.3 马氏体板条内精细亚晶的形成 78

5.4　亚稳态位错网的形成 81

5.5　碳化物与碳氮化物的形成 84

第6章　T/P91钢的强韧化机理 87

6.1　α-Fe基体的固溶强化 87

6.2　板条马氏体的强韧化效应 89

6.3　亚晶块的界面强韧化效应 90

6.4　亚稳态位错网的钉扎作用 91

6.5　碳（氮）化物的沉淀强化和弥散强化 91

6.6　净化韧化 92

6.7　复合强韧化的协同效应 92

第7章　P91钢的形变与断裂 94

7.1　均匀塑性变形时的形变强化 94

7.2　局集塑性变形时的形变强化 96

7.3　塑性变形时的组织结构 98

7.4　断口 101

7.5 冲击破断过程——裂纹的萌芽、生长与扩展 103

7.6　裂纹生长与扩展速率 107

7.7　裂纹萌芽、生长与扩展机理 108

7.7.1 裂纹的萌芽 108

7.7.2　裂纹的生长 109

7.7.3　裂纹的扩展 111

7.8　对示波冲击参量采集的建议 113

第8章　T/P91钢的热强性 115

8.1　室温的强度和塑性 115

8.2　高温强塑性 116

8.3　室温的动力强韧性 119

8.4　566℃时的动力强韧性 119

8.5　P91钢的断裂韧度 121

8.6　持久强度与蠕变 123

第9章　T/P91钢国产化中的冶金问题 128

9.1　钢的化学成分与有害杂质 128

9.2　氮的控制与钛的慎用 130

9.3　可采用的熔炼操作 131

9.4　组织遗传性与轧制时的温度控制 131

第10章　T/P91钢国产化中的热处理问题 133

10.1　组织结构不当 133

10.2　力学性能与断口的差距 136

10.2.1　静力强塑性的差距 136

10.2.2　拉伸断口的差距 143

10.2.3　动力强韧性的差距 144

10.2.4 冲击断口的差距 152

10.3　热处理不当 153

第11章　P91钢热处理工艺的优化 155

11.1　实验室的热处理工艺优化研究 155

11.1.1 工艺优化的试验设计 155

11.1.2　冷却速率的控制 156

11.1.3　静力强塑性与动力强韧性 158

11.1.4 力学性能的综合评价 158

11.1.5　综合评价之校核 161

11.1.6　组织结构 164

11.2　优化的热处理工艺参数 168

11.2.1 温度与速率 168

11.2.2 时间 169

11.3　实验室的优化工艺验证 170

11.3.1 力学性能 170

11.3.2　组织结构 171

11.4 回火的控制 173

11.5　优化热处理工艺的工程实践 174

第12章 对优化工艺生产的P91钢组织性能的评价 175

12.1　静力强塑性评价 175

12.1.1　取样位置对强塑性的影响 177

12.1.2　取样方向对强塑性的影响 179

12.1.3　各钢管强塑性的比较 181

12.2　动力强韧性评价 183

12.2.1 取样位置对强韧性的影响 185

12.2.2　取样方向对强韧性的影响 185

12.2.3　各钢管强韧性的比较 190

12.3　力学性能的综合评价 191

12.3.1 多指标力学性能、标准偏差比值的量化综合评价法 191

12.3.2 力学性能与标准偏差一体化的综合评价 194

12.3.3 力学性能与标准偏差分立化的综合评价 194

12.3.4　对综合评价结果的讨论 195

12.4　566 ℃高温对强塑性和强韧性的影响评价 195

12.4.1 566℃高温对静力强塑性的影响 195

12.4.2 566℃高温对动力强韧性的影响 196

12.4.3 高温对钢力学性能影响的综合评价 197

12.5　塑性变形时形变强化能力评价 198

12.5.1 均匀塑性变形的形变强化参量及其变化规律 198

12.5.2　形变强化水平的综合评价 199

12.6　静力断裂韧度评价 200

12.6.1　J积分方程参量 200

12.6.2 断裂韧度的综合评价 202

12.7　韧-脆转折特性评价 203

12.8　组织结构和断口评价 206

12.9　钢管生产中标准偏差的控制 211

第13章　T/P91钢的焊接问题 212

13.1　T/P91钢的焊接性 212

13.1.1　焊接裂纹敏感性 212

13.1.2 焊缝韧性 213

13.1.3　焊缝的时效脆性 213

13.1.4 焊缝热影响区软化带及其蠕变与持久强度的弱化 213

13.2 同种钢接头的焊接原则 214

13.2.1 防止焊接冷裂纹 214

13.2.2　提高焊缝韧性 214

13.2.3 降低焊缝热影响区的软化程度 216

13.2.4 防止Ⅳ型裂纹 216

13.3　异种钢接头的焊接原则 216

13.4　T91钢管焊接接头的性能及组织结构 217

13.4.1　T91-T91焊接接头 217

13.4.2　T91-T22（910）焊接接头 220

第14章　T91钢氧化腐蚀层的组织结构 230

14.1　T91钢管内表面氧化腐蚀层的组织结构和物相组成 230

14.1.1 氧化层的金相组织 230

14.1.2　氧化层结构 231

14.1.3　氧化层组成的物相分析 236

14.1.4　氧化层成分的X-Ray能谱分析 237

14.2　高温高压水蒸气氧化腐蚀层的组织结构和物相组成 240

14.3　高温常压水蒸气氧化腐蚀层的组织结构 245

14.4　空气氧化腐蚀层的组织结构和物相组成 249

14.4.1　氧化层结构 250

14.4.2　氧化层组成的物相分析 252

14.5　氧化腐蚀层的形成机理 252

14.5.1 α-Fe表面氧化物形成的热力学 252

14.5.2 570～910℃时α-Fe表面氧化层的形成过程和产物 254

14.5.3 570℃以下α-Fe表面氧化层的形成过程和产物 255

14.5.4　合金元素Cr对T91钢抗氧化腐蚀性的影响 256

14.5.5　T91钢管在高温高压水蒸气环境中氧化层的形成机理 256

第15章　T91钢的氧化腐蚀动力学 259

15.1　水蒸气氧化曲线 259

15.2　水蒸气氧化动力学方程 261

15.3　温度对水蒸气氧化的影响 262

15.3.1 温度对初始快速氧化阶段的影响 262

15.3.2　温度对慢速第1氧化阶段的影响 263

15.3.3 温度对慢速第2氧化阶段的影响 264

15.4　水蒸气流量对水蒸气氧化的影响 265

15.4.1 水蒸气流量对初始快速氧化阶段的影响 265

15.4.2 水蒸气流量对慢速第1氧化阶段的影响 265

15.4.3　水蒸气流量对慢速第2氧化阶段的影响 266

15.5　水蒸气氧化速率 267

15.5.1　初始快速氧化阶段的水蒸气氧化速率 267

15.5.2　慢速第1氧化阶段的水蒸气氧化速率 267

15.5.3　慢速第2氧化阶段的水蒸气氧化速率 267

15.6　水蒸气氧化激活能 268

15.6.1　初始快速氧化阶段的水蒸气氧化激活能 269

15.6.2　慢速第1氧化阶段的水蒸气氧化激活能 269

15.6.3　慢速第2氧化阶段的水蒸气氧化激活能 270

15.7　空气氧化动力学 271

15.7.1 温度对空气氧化曲线的影响 271

15.7.2 空气氧化速率 272

15.7.3 空气氧化慢速第1氧化阶段的氧化激活能 272

15.8　氧化动力学的阶段性与氧化层结构 272

第16章　T/P91钢的工程服役退化及运行寿命监控 274

16.1　T/P91钢的大规模工程应用 274

16.2　力学性能的服役退化 274

16.2.1 运行前T91钢管的力学性能 275

16.2.2 运行一年后T91钢管的力学性能退化（脆化） 276

16.3　组织结构的服役退化 277

16.3.1 运行前T91钢管的组织结构 277

16.3.2 运行一年后T91钢管的组织结构退化 279

16.4　服役退化的溶质迁移机理 282

16.5 氧化腐蚀层的剥落对工程服役的危害 282

16.6　氧化腐蚀层的剥落机理 284

16.6.1 “纵向裂纹不穿透破裂剥落”机理 284

16.6.2　“界面裂纹穿透破裂剥落”机理 285

16.7　氧化腐蚀层剥落的控制 285

16.8　T/P91钢的运行寿命监控 286

16.9　T/P91钢的工程应用前景 287

参考文献 289