高溫(wen)破壞,即金屬材料在高溫(wen)下組織和性能(neng)惡化(hua)(hua)。常見的如(ru)蠕變、珠光體球化(hua)(hua)、石墨化(hua)(hua)、回火脆(cui)化(hua)(hua)等導致(zhi)金屬材料弱化(hua)(hua)和脆(cui)化(hua)(hua)。
1. 蠕變失效(xiao)
金屬(shu)材料在(zai)(0.3~0.5)Tm(熔點)溫度時,在(zai)恒應力(li)作用(yong)下發生(sheng)應變(bian)(bian),隨(sui)著時間的推(tui)移,應變(bian)(bian)增(zeng)加,繼而(er)出現(xian)塑性(xing)變(bian)(bian)形(xing),以穩定蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)發展到快速蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)以至斷(duan)裂。蠕(ru)(ru)變(bian)(bian)失效形(xing)式有:過量(liang)變(bian)(bian)形(xing),如(ru)爐管“鼓肚”;彈性(xing)應用(yong)松弛,如(ru)螺栓緊固力(li)降低、斷(duan)裂。
2. 碳(tan)鋼、珠光體耐熱鋼的(de)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(gang)和(he)碳鉬鋼(gang)的(de)石墨(mo)化
碳(tan)鋼(gang)(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)(gang)長(chang)期在(zai)高溫(wen)下工作,組織中過飽和(he)碳(tan)原子發(fa)生(sheng)遷移和(he)聚集,轉化(hua)為石墨(mo)(mo),使材料強度降(jiang)低(di)。石墨(mo)(mo)化(hua)最容(rong)易發(fa)生(sheng)于焊接(jie)熱影響區。早年(nian),美(mei)國某(mou)電站505℃的主蒸(zheng)汽管道采用0.5Mo鋼(gang)(gang)管,在(zai)運行5年(nian)后斷裂,造成(cheng)嚴重損失。0.5Mo鋼(gang)(gang)在(zai)468℃溫(wen)度下長(chang)期工作就有(you)石墨(mo)(mo)化(hua)傾向,發(fa)生(sheng)事(shi)故(gu)只是遲早的事(shi)。GB/T 150《壓力容(rong)器》強調(diao)“碳(tan)素鋼(gang)(gang)和(he)碳(tan)錳鋼(gang)(gang)在(zai)高于425℃溫(wen)度下長(chang)期使用時,應考慮鋼(gang)(gang)中碳(tan)化(hua)物相(xiang)的石墨(mo)(mo)化(hua)傾向”。
4. 回火脆(cui)化(hua)
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。