GH4145热处理对螺栓组织性能影响GH4145执行标准

随着新建超临界(超超临界)机组的数量不断添加，汽轮机大量运用了具有较好高温综合功能的镍基螺栓。镍基合金是高温合金中运用最广、高温强度最高的一类合金，此种原料具有很高的蠕变和耐久功能、较强的抗应力松弛和抗氧化功能力。高温合金GH4145/SQ即是20世纪80年代中期开发的以y[Ni(Al，Ti，Nb)]为主要强化相的镍基时效硬化型合金，主要用于300MW或600MW汽轮机高中压内缸法兰螺栓。此种原料螺栓通过高温运转后，会发生显微安排及位错组态改变，强化相分出等，导致资料的蠕变和耐久功能下降，在微观上表现为硬度目标升高，超出规范规则的硬度范围有必要提早退役，否则将对机组安全运转形成要挟，由于此种螺栓价格昂贵，形成很大的经济损失。目前没有见对运转后硬度值超支的GH4145/SQ原料螺栓进行康复热处理的研讨，本文研讨了一种康复热处理工艺对运转后硬度值超支的GH4145/SQ螺栓进行处理后其安排和功能的影响。

本文以某电厂600MW亚临界机组原料为GH4145/SQ的中压主汽门螺栓作为研讨对象，该批螺栓在机组检修中经布氏硬度实验，发现其中有31根(共68根)布氏硬度值大于DL/T439-2006要求的上限(331HBW) 。取运转后硬度值为333HBW的螺栓对其进行康复热处理，热处理工艺为固溶+两次时效，固溶工艺为1130℃，保温1h，油冷；首次时效温度为845℃、时效时间24h，第二次时效温度707℃、时效时间20h，空冷。

1

化学成分剖析

选用定量直读光谱仪对硬度值超支的GH4145/SQ螺栓资料进行了化学成分剖析，成果如表1所示。可看出，其化学成分符合规范DL/T439-2006对GH4145的要求。

2

显微安排调查

对康复热处理前后的GH4145/SQ螺栓资料选用光学金相显微镜及扫描电镜进行显微安排调查，其安排均为孪晶奥氏体，晶界上散布有碳化物颗粒。

GH4145/SQ归于疲惫循环硬化型合金，随固溶对康复热处理前后的螺栓资料别离进行常温拉温度的升高或者运转中的高温影响，其合金晶粒呈长大趋势，过大的晶粒会显着降低合金的塑耐性。随疲惫循环周次的添加，应力呈上升趋势。在同等应变水平下，晶粒粗大，低周疲惫寿命短，即其抗疲惫功能差。由微观安排照片可以看出，尽管热处理前后金相安排均为孪晶奥氏体，但热处理后的试样其晶粒度显着较热处理前细化。热处理前硬度值偏高的试样晶粒相对较大，不仅减小了晶界面积，更加重了碳化物在晶界的聚集，使得晶界脆化倾向加重，因而其塑耐性目标值较低。而通过热处理后的螺栓其塑耐性目标的显着改进部分即得益于其晶粒在康复热处理后得到了细化。高温合金塑性同时受晶界碳化物影响。热处理前螺栓晶界为连续的网状碳化物Mz C。和M。C，这种散布简单引起应力集中，或许形成晶界的早期开裂。热处理后的螺栓资料晶界碳化物连续性减少了，从而提高了合金的塑性和长期运用的安排稳定性。

3

康复热处理对力学功能的影响

伸实验、冲击实验、布氏硬度实验。

运用HV-1000型显微硬度计对康复热处理前后的螺栓试样进行显微硬度查验，每个试样别离随机取5个视场的奥氏体基体进行查验。

选用扫描电镜对热处理前后冲击试样断口进行微观描摹调查。可见热处理前硬度值超支螺栓的冲击断口为典型的沿晶开裂，可见沿晶二次裂纹，脆性断口特征显着；热处理后螺栓冲击断口中存在大量韧窝及撕裂

棱，相对热处理前耐性特征显着。

SQ螺栓各项常温力学功能目标尽管合格，但其塑性目标(断后伸长率、断面收缩率)仅略高于规范要求下限值。规范对耐性目标(冲击吸收功)虽无具体要求，但实验成果显现其冲击吸收功较低，螺栓耐性较差。可由以上实验成果可看出，硬度值超支的GH4145/见，经高温运转后硬度值升高的GH4145/SQ螺栓资料其强度值升高，但其塑性及耐性目标均显着变差。康复热处理后螺栓资料硬度值降至规范要求范围内，抗拉强度下降13%，屈服强度下降27%，强度值仍高于规范要求下限值；断后伸长率及断面收缩率此两项塑性目标别离增长42%、24%；耐性目标(冲击吸收功)增长68%。可见康复热处理后螺栓资料强度值有必定程度下降，塑耐性目标相对热处理前有大幅提高。

4

剖析及结语

门螺栓，在机组长期运转中承受蠕变、疲惫及其交互作用的影响，高温螺栓常见失效包括蠕变、脆性开裂及疲惫，因而高温螺栓有必要具有高的蠕变强度、延展火力发电厂汽轮机螺栓，特别是调速汽门、主汽性、耐性及抗疲惫功能。对超临界机组GH4145/SQ螺栓用钢，应重点考虑塑耐性，硬度值偏高的螺栓塑

耐性显着下降，抗疲惫功能差，简单发生脆断及低周疲惫开裂。

制做时，螺栓坯料在锻炼铸造及后续热处理工艺控硬度偏高的原因主要有以下几方面：①在螺栓制不妥；

②GH4145/SQ镍基合金在螺栓机加工时有硬化现象；③螺栓装置时预紧力过大及在高温运转中螺栓蠕变变形引起资料硬化。针对运转后镍基合金螺栓硬度值超支的状况，利用本文选用的热处理工艺对硬度值超支螺栓进行康复热处理后，其硬度值降至规范要求范围内，强度值有必定程度的下降，随之而来的是塑性及耐性的显著提高，证明此种康复热处理工艺的有效性。