文 献 综 述

基于蠕变试验的p92钢析出相的研究

1.课题研究的背景及意义

随着我国的经济快速发展，清洁能源得到了充分的发展，但由于我国的技术水平和特殊国情，火力发电仍将长时间在我国占据主导地位^[]。P92钢作为目前超超临界机组主汽管再热热锻使用的一种新型铁素体耐热钢^[1]，其焊接难度大、工艺要求严格、易产生裂纹；但它的性能优良：物理性能良好、线膨胀系数低、抗疲劳损伤能力强。同时P92钢具有更高的高温蠕变断裂强度和优异的常温冲击韧性和抗氧化性能^[2]。但在长期高温高压环境下服役，P92钢会发生蠕变损伤，并伴有大量的precipitites（M23C6型碳化物、Mx型碳氮化物、laves相和Z相）析出^[3]。它们使P92钢组织性能发生明显的弱化，甚至导致构件失效,造成巨大的经济损失，危害社会安全。

耐热钢的高温蠕变开裂是国内外电站材料性能研究的热点之一^[2]。P92钢作为目前超超临界机组主汽管再热热锻使用的一种新型材料，其焊接难度大、工艺要求严格、易产生裂纹等缺陷，但它的性能优良：物理性能良好、线膨胀系数低、抗疲劳损伤能力强^[3]。同时P92钢具有更高的高温蠕变断裂强度和优异的常温冲击韧性和抗氧化性能。据研究表明P92钢在长期高温蠕变过程中会有大量的precipitites析出，这些析出相分别为M23C6型碳化物、Mx型碳氮化物、laves相和Z相^[4]，它们对P92钢的性能有严重的影响。这些析出相分布于钢材的微观组织中很难被稀释来获得足够的数量进行研究。

因此将通过电解萃取实验，在只需要消耗很少的金属的前提下将基体溶解来获取足量的析出相来进行定量和定性的分析，为后续电站主蒸汽管线寿命的无损评价提供一种重要手段。

2.国内外研究现状

P92钢是新型9％Cr铁素体耐热钢，于20世纪90年代由日本新日铁公司在P91钢基础上通过提高W的含量，降低Mo的含量产生的[5]。它具有更高的蠕变断裂韧度和使用温度且拥有低热膨胀系数和较高的抗氧化性能，近年来逐渐成为新一代超超临界机组的理想用钢。2006年国内首台超超临界机组华能玉环电厂1000MW超超临界1.2号机组投入使用，标志着我国电站设备设计、制造、安装和火电单机容量、环保技术、蒸汽参数等达到了世界先进水平，是我国电力发展的里程碑[6]。但随着越来越多的超超临界机组的建设，P92钢材的需求也大幅提升。我国自产量严重不足，对进口的需求量大大增加。为满足自需和自我知识产权，国内厂家纷纷开始对P92钢进行深入研究并试制。

P92钢经高温回火后会产生典型的回火马氏体，其原始形态主要为多重层叠式结构的板条马氏体，如图1^[7]所示，原奥氏体晶粒形成位向不同的板条束，每个板条束由数个马氏体板条组成，且均包含许多伴随着高密度位错的亚晶粒^[8]。此外在原奥氏体晶界、亚晶界和马氏体板条内弥散分布着沉淀强化相：M23C6碳化物及Mx碳氮化物，其强化机理是位错强化、固溶强化和第二相强化^[9]。

2.1 M23C6碳化物