高压锅炉用钢氧化特性及临界失效状态研究

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1、？乘兩：ｋ參硕±学位论文高压锦妒用钢氧化特性及临界失效状态研究专业名務：材料工程研究生姓名：王新猛导师姓名：涂益友ＳｔｕｄｙｏｆＯｘｉｄａｔｉｏ打ＣｈａｒａｃｔｅｒｓａｎｄＣｒｉｔｉｃａｌｆａｉｌｕｒｅ－ＳｔａｔｅｓｏｆＨｉｈｒｅｓｓｕｒｅＢｏｉｌｅｒＳｔｅｅｌｓｇｐＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅｏｆＭａ巧ｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＢＹＸ－ｍｅｎＷａｎｇｉｎｇＳ

2、ｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙｏ－Ａｓｓｃｉａｔｅ，Ｐｒｏｆ．ＴｕＹｉｙｏｕＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｎｕａｒ２０１５ｙ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加ｉｌ，论文中不包含其他人己经发表或撰写过ｌ标注和致谢的地方外的研巧成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研

3、究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研巧生签名：ｊ■批拖日期：１１东南大学学位论文使用授权齊明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质一论文的内容相。除在保密期内的保密论文外致，允许论文被查阅和借间，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生镇名ｒ／：导师豁名摘巧摘要

4、高压锅炉管长期服役于高温高压环境中。锅炉管内壁氧化膜即蒸汽侧氧化膜的脱落会造成重大运行安全问题。本文Ｗ铁素体耐热钢Ｔ２２、Ｔ２３Ｔ９１、为研究对象，分析锅炉铜蒸汽侧氧化膜的形貌结构、，？、。，探究氧化脱落机制ｙ及氧化膜开裂脱落的临界状态采用金相显微镜、扫描电镜、ＸＲＤ等仪器对氧化膜的形貌结构研究发现：铁素体耐热钢氧化膜为多层复合结构。Ｔ２２氧化膜外居为Ｆｅ３〇４，内层为ＦｅＣｂ〇４Ｔ２３Ｆｅ〇、；氧化膜外层为２３Ｆｃ〇ＦｅＣｒ〇Ｔ９１氧化膜外层为Ｆｅ〇、Ｆｅ〇ＦｅＣｒ〇〇３４，内屆为２４；，内层，最内层为化。２

5、３３４为２４３其中，Ｔ９１钢中Ｃｒ含量较高，首先在晶界、马氏体板条界形成打２〇３颗粒，同时在金属表面生成Ｆｃ３〇４颗粒，近表面生成ＦｅＣ〇〇４颗粒，随后这些氧化物颗粒连接成层，最盾在氧化膜表面生成Ｆｃ２〇３。对于Ｔ２２、Ｔ２３，由于灯含量不足Ｗ生成化〇３，所Ｗ先生成ＦｅＣｒ２〇４和Ｆｅ３〇４。颗粒，随后氧化物颗粒连结成层在高温区工作的Ｔ２３，其氧化膜外层还生成Ｆｃ２〇３。声发射系统实时监测，结合显微形貌分析发现：在实际工况长期工作后的Ｔ２２锅，其蒸汽侧氧化腹在拉伸变形过程中的变化规律一，随着应变量的増大，可Ｗ分为四个阶段：

6、（）基体变形阶段（二）；（Ｈ）氧化膜纵向开裂阶段（。；氧化膜横向开裂阶段；四）氧化膜脱落阶段声信号特征频谱分析结果显示：基体变形、氧化膜开裂和氧化膜脱落声信号的特征频率分别－－－ｍ为１００１７０ｋＨｚ２５０ｋＨｚ２８０３９０ｋＨｚ４２２２、１７５和。测得厚度为ｎ的Ｔ氧化膜的临界开裂应变为０．２２１％。２３Ｔ９１氧化膜中存在大量孔铜、经过长时间高温服役，Ｔ、，增大氧化膜开裂脱落倾向。一孔洞主要集中在外氧化层内部Ｗ及内外层界面上，方面是。孔洞的形成与两方面因素有关保护性氧化物阻碍Ｆｅ向外扩散，其外侧Ｆｅ的扩散形

7、成了空位，空位聚集妍塌形成了孔洞，一。对于开裂或者脱黏的氧化膜仍然可Ｗ愈合方面是巧发性气体的生成，另、聚集形成孔術重新生成完整的氧化膜。氧化膜的具体形貌如孔洞、界面等缺略严重影响氧化膜的脱落机制。Ｔ２２、Ｔ２３双层结构氧化膜为整层脱落，Ｔ２３多层结构氧化膜更易沿愈爸界面脱落，Ｔ９１为外层脱落。关链词：；声发射特征氧化膜；氧化；脱落；临界开裂应变ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＢｏｉｌｅｒＳｔｅｅｌｔｕｂｅｓｓｅｒｖｉｃｅｉｎｈｉｇｈ化ｍｐｅｒａｔｕＫａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｅｎｖ

8、ｉｒｏｎｍｅｎｔａ。化ｅｅａｒｒｏｕｎｄｉｎｄｕｃｉｎｓｅｒｏｕｓｘｉｄａｔｉｏｎｔｉｃｋｓｃａｌｅｓｆｅｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｗａＨｏｆｂｏ