高(gao)溫破壞,即金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)在(zai)高(gao)溫下組(zu)織(zhi)和性能(neng)惡化(hua)。常見的(de)如蠕變、珠(zhu)光體(ti)球化(hua)、石墨化(hua)、回火脆化(hua)等導(dao)致金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)弱化(hua)和脆化(hua)。
1. 蠕變失效
金屬材料(liao)在(0.3~0.5)Tm(熔點)溫度時,在恒應(ying)力(li)作用(yong)下(xia)發生應(ying)變(bian)(bian)(bian),隨著時間的(de)推移,應(ying)變(bian)(bian)(bian)增加(jia),繼而(er)出現塑(su)性變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing),以(yi)穩定蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)發展到快速蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)以(yi)至斷(duan)裂。蠕(ru)變(bian)(bian)(bian)失效形(xing)(xing)式(shi)有:過量變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing),如(ru)爐管(guan)“鼓肚”;彈性應(ying)用(yong)松弛,如(ru)螺栓緊固力(li)降(jiang)低、斷(duan)裂。
2. 碳鋼(gang)、珠光(guang)體(ti)耐熱鋼(gang)的珠光(guang)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(mu)鋼(gang)的石(shi)墨(mo)化
碳(tan)(tan)鋼(gang)和0.5Mo鋼(gang)長期(qi)在(zai)高(gao)溫下(xia)工(gong)作,組(zu)織中(zhong)過飽和碳(tan)(tan)原子發生(sheng)(sheng)遷移和聚集,轉化為石墨,使(shi)材料(liao)強度(du)(du)降低。石墨化最容(rong)易發生(sheng)(sheng)于焊接熱影響區(qu)。早(zao)年(nian),美國某電站505℃的(de)(de)主蒸汽管(guan)道采用(yong)0.5Mo鋼(gang)管(guan),在(zai)運行(xing)5年(nian)后(hou)斷裂,造(zao)成嚴(yan)重損失。0.5Mo鋼(gang)在(zai)468℃溫度(du)(du)下(xia)長期(qi)工(gong)作就有石墨化傾(qing)向(xiang),發生(sheng)(sheng)事故只(zhi)是遲早(zao)的(de)(de)事。GB/T 150《壓力容(rong)器》強調“碳(tan)(tan)素鋼(gang)和碳(tan)(tan)錳鋼(gang)在(zai)高(gao)于425℃溫度(du)(du)下(xia)長期(qi)使(shi)用(yong)時,應(ying)考慮鋼(gang)中(zhong)碳(tan)(tan)化物(wu)相的(de)(de)石墨化傾(qing)向(xiang)”。
4. 回(hui)火(huo)脆(cui)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。