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不鏽鋼材料在高溫介質下的參數

不鏽鋼材料在高溫介質下的參數

當設計參數都確定下來之後,對於高溫介質,首先考慮的因素是決定材料在預期的設計壽命中變形程度的熱強度。第二點需要考慮的才是熱穩定性,更多的時候是考慮常溫脆化。

1、短時的抗拉強度

溫度一直到482℃之前,短時的拉伸強度最為重要(這裏說的是低合金鋼和不鏽鋼,碳鋼的蠕變溫度為370℃)。工程設計上應用的材料許用應力,在材料發生蠕變之前,許用應力的獲得和材料的這一屬性相關。如果介質的溫度超過482℃,材料的高溫短時強度性能已經不能代表材料的真實表現,而是長期強度決定材料的許用應力2,即設計信息的獲取要靠蠕變和蠕變斷裂的測試。

2、蠕變

溫度超過482℃以後,材料在應力下的變形是塑性變形而不是彈性變形,短時拉伸試驗測試的材料的屈服點要比蠕變或者蠕變斷裂強度要高。所以,操作溫度超過482℃承受一定應力的結構是否安全的因素是時間。在應力作用時間的過程中,材料能承受的應力和能承受的最大拉伸度都降低了。蠕變測試的作用在於查明當應力作用的強度、時間和溫度不同時蠕變的速率和形變量。

3、蠕變斷裂強度

蠕變斷裂強度測試,用於建立許用應力,100000小時的斷裂強度值是材料的基本屬性之一。對在高溫運轉中不考慮形變量、隻考慮使用壽命的構件,持久強度極限是重要的設計依據。在設計大多數的高溫設備的時候都按照ASME《鍋爐和壓力容器的規範》(我國的壓力容器的規範為GB150),它是設計、製造、檢查和長期使用的安全設備建造的綱領性文件和最低設計要求。

4、熱穩定性

伴隨著溫度和時間的不同,任何鋼材和合金的金相組織都可能發生改變。就不鏽鋼來說,這個變化可能是軟化、碳化物析出、或者脆化。馬氏體不鏽鋼當暴露在接近原來熱處理時的正火溫度的時候發生軟化。類似304這樣的奧氏體不鏽鋼的在427-899℃會發生碳化物的析出,除了超低碳和穩定態的不鏽鋼(舉例分別是304L和321),這會導致不鏽鋼韌性的丟失或者在特定的環境下發生晶間腐蝕。

鐵素體不鏽鋼當暴露在(371-510℃)超過一段時間會出現另外一種脆化現象。還有12%的鉻元素的馬氏體不鏽鋼(例如:410)當暴露在(371-510℃)很長一段時間以後偶爾也會顯示出脆化傾向,這個現象叫做475℃脆化現象。475℃脆化造成材料低延展性、低衝擊強度、增加硬度和室溫下的抗拉強度,這些現象如果不仔細應對的話金屬會出現破壞


不鏽鋼材料在高溫介質下的參數 2019-04-22 13:35:40 本文被閱讀22

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