高溫破壞,即金屬(shu)材料在高溫下組織和性能惡(e)化(hua)(hua)。常(chang)見的如蠕(ru)變、珠(zhu)光體球化(hua)(hua)、石墨化(hua)(hua)、回火脆(cui)化(hua)(hua)等導致金屬(shu)材料弱化(hua)(hua)和脆(cui)化(hua)(hua)。
1. 蠕變失效
金屬材(cai)料在(zai)(0.3~0.5)Tm(熔點)溫度時(shi),在(zai)恒應力作用下發生應變(bian)(bian),隨(sui)著時(shi)間的(de)推移,應變(bian)(bian)增加,繼(ji)而出現塑性變(bian)(bian)形,以穩(wen)定(ding)蠕變(bian)(bian)發展到快速蠕變(bian)(bian)以至斷裂。蠕變(bian)(bian)失效形式有:過量變(bian)(bian)形,如爐管“鼓肚(du)”;彈性應用松(song)弛,如螺栓緊固力降低、斷裂。
2. 碳(tan)鋼、珠光體耐熱鋼的珠光體球化
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. 碳鋼和碳鉬鋼的石墨化
碳(tan)鋼(gang)(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)(gang)長(chang)期在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)工作(zuo),組(zu)織(zhi)中(zhong)(zhong)過(guo)飽和(he)碳(tan)原子發生(sheng)遷移和(he)聚(ju)集,轉化(hua)(hua)為石(shi)墨(mo),使(shi)材料強(qiang)度降(jiang)低(di)。石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)最容易發生(sheng)于(yu)焊接(jie)熱影響(xiang)區(qu)。早(zao)年,美國某電站(zhan)505℃的(de)主(zhu)蒸(zheng)汽管道(dao)采(cai)用(yong)0.5Mo鋼(gang)(gang)管,在(zai)(zai)運(yun)行(xing)5年后斷裂,造(zao)成嚴重損(sun)失(shi)。0.5Mo鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)468℃溫(wen)度下(xia)長(chang)期工作(zuo)就有(you)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)傾向,發生(sheng)事故只(zhi)是(shi)遲早(zao)的(de)事。GB/T 150《壓力容器》強(qiang)調“碳(tan)素鋼(gang)(gang)和(he)碳(tan)錳鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)高于(yu)425℃溫(wen)度下(xia)長(chang)期使(shi)用(yong)時(shi),應考慮鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)化(hua)(hua)物相的(de)石(shi)墨(mo)化(hua)(hua)傾向”。
4. 回火(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。