高(gao)溫破壞,即金屬材料(liao)在高(gao)溫下組織和性(xing)能惡化(hua)。常見的如(ru)蠕變、珠光(guang)體球(qiu)化(hua)、石墨化(hua)、回火脆化(hua)等導致金屬材料(liao)弱化(hua)和脆化(hua)。
1. 蠕變失效
金(jin)屬材料在(0.3~0.5)Tm(熔點)溫度時,在恒(heng)應(ying)力(li)作用下發生(sheng)應(ying)變(bian),隨著時間的(de)推移(yi),應(ying)變(bian)增加,繼而出現塑性變(bian)形(xing)(xing),以(yi)穩定蠕變(bian)發展到(dao)快速(su)蠕變(bian)以(yi)至斷裂(lie)。蠕變(bian)失效形(xing)(xing)式有:過量變(bian)形(xing)(xing),如爐管“鼓肚”;彈性應(ying)用松弛,如螺栓緊固(gu)力(li)降低、斷裂(lie)。
2. 碳鋼、珠光體耐熱(re)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. 碳鋼和碳鉬鋼的(de)石墨化
碳(tan)鋼(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)長期在(zai)(zai)(zai)高溫(wen)下工作,組織中(zhong)過飽和(he)碳(tan)原子(zi)發生遷移和(he)聚集(ji),轉(zhuan)化為石墨(mo),使材料(liao)強度降低。石墨(mo)化最容易(yi)發生于(yu)焊接熱(re)影響區。早(zao)年(nian),美國(guo)某(mou)電站(zhan)505℃的主(zhu)蒸汽(qi)管道采用(yong)0.5Mo鋼(gang)管,在(zai)(zai)(zai)運行(xing)5年(nian)后(hou)斷(duan)裂,造成嚴重損(sun)失。0.5Mo鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)468℃溫(wen)度下長期工作就有石墨(mo)化傾向(xiang),發生事(shi)(shi)故只(zhi)是(shi)遲早(zao)的事(shi)(shi)。GB/T 150《壓(ya)力容器》強調“碳(tan)素鋼(gang)和(he)碳(tan)錳鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)高于(yu)425℃溫(wen)度下長期使用(yong)時,應考(kao)慮鋼(gang)中(zhong)碳(tan)化物相的石墨(mo)化傾向(xiang)”。
4. 回火脆化
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。