HP-Nb合金钢的σ相析出引起裂纹

HP-Nb合金钢的σ相析出引起裂纹

众所周知，一个炉膛中的温度不可能完全均匀一致，而且炉管中工作介质流体的入口、出口温度不大相同，入口温度低，出口温度高。因而炉管在不同位置上的温度也不同，其内外壁也存在着温差。由于炉管各部位的温度差别很大，除了存在复杂的热应力外，其炉管各段的性能变化也并不完全一致。所以在650 ~900℃温度区的HK—40钢的炉管中可能析出σ相。

通常含碳量较高的合金，σ相析出的倾向较小，因为析出铬的碳化物会导致σ相所需有效含铬量不足。因此，有人认为高碳HK—40炉管不会有σ相析出。但是，HK—40钢的σ相析出倾向，会受到合金元素十分复杂的影响：其中即含有抑制σ相析出的奥氏体析出元素镍、碳、氮等，也含有能促使σ相析出的铁素体形成元素铬、钼、硅等；同时，铸造炉管还存在化学成分的不均匀性，因此，HK—40炉管，在650 ~900℃温度区间长期工作都会有局部σ相析出。另外，高温服役后焊缝金属中σ相析出的数量也多于炉管本体，因为同样化学成分的焊缝金属比母材均匀度差，局部有利于σ相析出。σ相在室温下和中温区很脆，而其硬度（强度）有较碳化物低，因而往往导致钢材塑性和韧性下降，其本身则成为低、中温的起裂点。通常升、降温阶段析出的微量σ相，尤其是细小而分散的针状σ相（通常生成于较低温度段）对炉管和焊接接头的抗拉强度和冲击性能影响不明显，其材料性能基本上与无σ相的炉管。除了由于在中、低温阶段已萌生裂纹之外，微信公众号：hcsteel,还因为σ相同奥氏体之间的相界结合强度比碳化物同奥氏体之间的结合强度低，易于萌生蠕变断裂强度降低过快，必须从焊缝化学成分及其均匀性方面入手，来保证焊缝金属的σ相倾向较低才行。

HP-Nb合金钢中Ni含量比HK—40合金钢高达到多，通常不存在σ相脆化问题。