高(gao)溫破壞,即金屬材料(liao)(liao)在高(gao)溫下組織和性能惡化。常見的如蠕變、珠光體球化、石墨化、回(hui)火脆(cui)化等導致金屬材料(liao)(liao)弱化和脆(cui)化。
1. 蠕(ru)變失效
金屬(shu)材料在(0.3~0.5)Tm(熔點)溫度時,在恒應力(li)作用下發生應變(bian),隨著時間的推移,應變(bian)增(zeng)加(jia),繼而出現(xian)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing),以穩定蠕變(bian)發展(zhan)到快速蠕變(bian)以至斷裂。蠕變(bian)失(shi)效(xiao)形(xing)式有:過量變(bian)形(xing),如(ru)爐(lu)管“鼓肚”;彈性(xing)應用松弛,如(ru)螺栓緊固(gu)力(li)降低、斷裂。
2. 碳鋼(gang)、珠(zhu)光體(ti)耐熱鋼(gang)的珠(zhu)光體(ti)球化
鋼的珠光體中片狀碳化物球化的速度和程度主要決定于溫度和時間,碳鋼在溫度為400℃時完全球化約需2×106h,510℃時則只需2.99×104h。球化后的鋼材,室溫強度、高溫強度和持久強度均降低。
3. 碳鋼(gang)和碳鉬鋼(gang)的石墨化
碳(tan)(tan)鋼和0.5Mo鋼長(chang)期在(zai)(zai)(zai)(zai)高(gao)溫(wen)下工(gong)(gong)作(zuo)(zuo),組織中過飽和碳(tan)(tan)原子(zi)發(fa)生(sheng)遷移(yi)和聚集(ji),轉化(hua)(hua)為(wei)石墨(mo),使材料強度(du)降低。石墨(mo)化(hua)(hua)最容易發(fa)生(sheng)于焊接熱影響(xiang)區。早年,美國(guo)某電站505℃的主(zhu)蒸汽管道(dao)采用0.5Mo鋼管,在(zai)(zai)(zai)(zai)運行5年后斷裂,造成嚴重(zhong)損(sun)失。0.5Mo鋼在(zai)(zai)(zai)(zai)468℃溫(wen)度(du)下長(chang)期工(gong)(gong)作(zuo)(zuo)就有石墨(mo)化(hua)(hua)傾(qing)向,發(fa)生(sheng)事故只是遲早的事。GB/T 150《壓力容器》強調“碳(tan)(tan)素鋼和碳(tan)(tan)錳鋼在(zai)(zai)(zai)(zai)高(gao)于425℃溫(wen)度(du)下長(chang)期使用時(shi),應考(kao)慮(lv)鋼中碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物相的石墨(mo)化(hua)(hua)傾(qing)向”。
4. 回(hui)火(huo)脆化
臨氫環境,鉻鉬鋼長期在375~575℃溫度下工作,可能出現可逆性回火脆化,表現為脆化轉變溫度升高,如某21/4CrlMo鋼脫硫反應器在332~432℃運行30000h后,脆化轉變溫度由-37℃升至60℃。因而,回火脆化被認為是21/4Cr1Mo鋼脆性破壞的主要危險。為防止開停工脆斷,找到設備管道安全升(降)壓溫度是重要的。應予指出的是:臨氫鉻鉬鋼脆裂,常是回火脆化和氫脆共同作用的結果。金屬材料高溫破壞,還有像σ相析出脆化、強化合金析出相脆化都會致使基本弱化導致破壞。