一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法，包括以下步骤：将原始待检样品加工成若干P91材质方条；对各P91材质方条进行布氏硬度检验，将各P91材质方条分别划分为若干不同硬度组；对不同硬度组的P91材质方条进行常温短时拉伸试验、试验高温短时拉伸试验及室温冲击试验；对不同硬度组的P91材质方条进行金相检验；6)计算原始待检样品的剩余寿命；根据原始待检样品的剩余寿命、常温短时拉伸试验的结果、试验高温短时拉伸试验的结果及室温冲击试验的结果评估基于分区间的低硬度P91管件的材质状态，该方法能够准确评估低硬度P91管件的材质状态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法
本专利技术属于火力发电金属检验
，涉及一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法。
技术介绍
近年来，随着火电机组参数和效率的提高，机组所选用钢材等级不断提高，P91作为技术成熟的钢种，近些年在国内火电机组中得到广泛应用。P91是在P9的基础上通过降低含碳量、添加合金元素V、Nb并控制N的含量开发出来的改良型9Cr-1Mo高强度马氏体耐热钢,其热强性好、强韧性高、淬透性好,可焊性良,热导率高,线膨胀系数小，是火力发现机组高温部件的极佳的备选材料。按照ASMESA335标准要求P91材质管件的硬度不超过250HB,按照DL/T438-2016《火力发电厂金属监督技术规程》中要求P91材质钢管硬度为185HB-250HB。然而在现场进行的理化检验中发现,不管是进口材料、还是国产材料,P91材质管件硬度偏低已经是一个很普遍的问题了。已经运行的P91材质的管件存在大量的低硬度的现象,这给机组的长期稳定运行带来了严重的安全隐患。硬度在一定程度上表征了材料的综合力学性能情况,各类的研究表明当硬度下降时持久强度也随之剧烈降低。另外，由于现场条件受限，进行布氏硬度检验具有一定的局限性，而里氏硬度计的检验结果与实际布氏硬度仍存在一定偏差，使得检验中若遇到低硬度的P91材质管件，更会让检验人员与设备管理人员难以对其进行处理方式的决策。例如，某电厂在检验过程中发现P91材质的主蒸汽管道管件存在大量硬度低于标准要求下限的情况，包括弯头三通等部位，现场经过里氏硬度检验、布式硬度复核，发现硬度最低为140HB-HLD(布式硬度复核为155HB)，且硬度异常部位分布并不均匀，同一个弯头或直段上存在不同硬度值分布区域，差值最大可接近100HB-HLD。为了保证机组的安全，综合考虑工期、经费的因素，电厂决定对硬度160HB以下管件及管道直接更换，并对硬度160HB至180HB的管件进行评估，确定其是否可以继续安全使用。确定硬度160HB至180HB的管件进材质状态，一般采用现场里氏硬度检验、布式硬度检验、金相组织检验等方法，上述方法检验数据离散性大，检验检验位置受限、管件硬度分布差异大等缺点，以此评估的准确性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法，该方法能够准确评估低硬度P91管件的材质状态。为达到上述目的，本专利技术所述的基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法包括以下步骤：1)选取原始待检样品；2)将原始待检样品加工成若干P91材质方条；3)对各P91材质方条进行布氏硬度检验，其中，在P91材质方条每个截面上选取若干测点进行硬度检验，当同一横截面上的硬度结果相差小于等于预设值时，则记录硬度结果并保留该P91材质方条，当同一横截面上的硬度结果相差大于预设值时，则丢弃该P91材质方条，最后将保留的各P91材质方条分别划分为若干不同硬度组；4)对不同硬度组的P91材质方条进行常温短时拉伸试验、试验高温短时拉伸试验及室温冲击试验；5)对不同硬度组的P91材质方条进行金相检验；6)对各硬度组中的P91材质方条进行高温持久强度试验；7)根据高温持久强度试验结果绘制不同硬度组的等温线外推持久强度曲线，并以此计算105h时间下样品的持久强度；8)确定试样工作条件下的最大应力部位及最大应力σmax，并结合105h时间下样品的持久强度计算原始待检样品的剩余寿命；9)根据原始待检样品的剩余寿命、常温短时拉伸试验的结果、试验高温短时拉伸试验的结果及室温冲击试验的结果评估基于分区间的低硬度P91管件的材质状态。P91材质方条的长宽高分别为20mm、20mm及200mm，P91材质方条的数量大于等于100根。步骤2)中利用氧乙炔火焰及线切割将原始待检样品加工成若干P91材质方条。步骤3)中，当同一横截面上的硬度结果相差小于等于10％时，则记录硬度结果并保留该P91材质方条，当同一横截面上的硬度结果相差大于10％时，则丢弃该P91材质方条。步骤3)中，将保留的各P91材质方条分别划分为160HB硬度组、165HB硬度组、170HB硬度组及175HB硬度组，其中，每组中P91材质方条的数目均大于等于20根。对不同硬度组中的三根P91材质方条分别常温短时拉伸、试验高温短时拉伸试验及室温冲击试验。步骤7)中，根据式(1)计算105h时间下样品的持久强度；σ＝k(tr)m(1)其中，σ为试样加载的应力水平，tr为断裂时间，k、m为由试验确定的材料常数。步骤8)中，原始待检样品的剩余寿命为：及分别为某一温度下104h和105h的持久强度。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法在具体操作时，硬度将所有的P91材质方条划分为若干硬度组，并对各硬度组分别进行金相检验、常温短时拉伸、高温短时拉伸、室温冲击试验及高温持久强度试验，以评估不同硬度状态下的低硬度P91管件的材质状态，避免评估过程中检验数据离散性大，检验检验位置受限、管件硬度分布差异大等缺点，评估的准确性较高。附图说明图1为本专利技术中P91硬度方条的式样图；图2a为160HB硬度组典型金相组织照片；图2b为170HB硬度组典型金相组织照片；图3a为160HB硬度组等温线外推曲线图；图3b为170HB硬度组等温线外推曲线图；图4为本专利技术的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术所述的基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法包括以下步骤：1)选取原始待检样品；2)将原始待检样品加工成若干P91材质方条；3)对各P91材质方条进行布氏硬度检验，其中，在P91材质方条每个截面上选取若干测点进行硬度检验，当同一横截面上的硬度结果相差小于等于预设值时，则记录硬度结果并保留该P91材质方条，当同一横截面上的硬度结果相差大于预设值时，则丢弃该P91材质方条，最后将保留的各P91材质方条分别划分为若干不同硬度组；4)对不同硬度组的P91材质方条进行常温短时拉伸试验、试验高温短时拉伸试验及室温冲击试验；5)对不同硬度组的P91材质方条进行金相检验；6)对各硬度组中的P91材质方条进行高温持久强度试验；7)根据高温持久强度试验结果绘制不同硬度组的等温线外推持久强度曲线，并以此计算105h时间下样品的持久强度；8)确定试样工作条件下的最大应力部位及最大应力σmax，并结合105h时间下样品的持久强度计算原始待检样品的剩余寿命；9)根据原始待检样品的剩余寿命、常温短时拉伸试验的结果、试验高温短时拉伸试验的结果及室温冲击试验的结果评估基于分区间的低硬度P91管件的材质状态。P91材质方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)选取原始待检样品；/n2)将原始待检样品加工成若干P91材质方条；/n3)对各P91材质方条进行布氏硬度检验，其中，在P91材质方条每个截面上选取若干测点进行硬度检验，当同一横截面上的硬度结果相差小于等于预设值时，则记录硬度结果并保留该P91材质方条，当同一横截面上的硬度结果相差大于预设值时，则丢弃该P91材质方条，最后将保留的各P91材质方条分别划分为若干不同硬度组；/n4)对不同硬度组的P91材质方条进行常温短时拉伸试验、试验高温短时拉伸试验及室温冲击试验；/n5)对不同硬度组的P91材质方条进行金相检验；/n6)对各硬度组中的P91材质方条进行高温持久强度试验；/n7)根据高温持久强度试验结果绘制不同硬度组的等温线外推持久强度曲线，并以此计算10

【技术特征摘要】
1.一种基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)选取原始待检样品；
2)将原始待检样品加工成若干P91材质方条；
3)对各P91材质方条进行布氏硬度检验，其中，在P91材质方条每个截面上选取若干测点进行硬度检验，当同一横截面上的硬度结果相差小于等于预设值时，则记录硬度结果并保留该P91材质方条，当同一横截面上的硬度结果相差大于预设值时，则丢弃该P91材质方条，最后将保留的各P91材质方条分别划分为若干不同硬度组；
4)对不同硬度组的P91材质方条进行常温短时拉伸试验、试验高温短时拉伸试验及室温冲击试验；
5)对不同硬度组的P91材质方条进行金相检验；
6)对各硬度组中的P91材质方条进行高温持久强度试验；
7)根据高温持久强度试验结果绘制不同硬度组的等温线外推持久强度曲线，并以此计算105h时间下样品的持久强度；
8)确定试样工作条件下的最大应力部位及最大应力σmax，并结合105h时间下样品的持久强度计算原始待检样品的剩余寿命；
9)根据原始待检样品的剩余寿命、常温短时拉伸试验的结果、试验高温短时拉伸试验的结果及室温冲击试验的结果评估基于分区间的低硬度P91管件的材质状态。


2.根据权利要求1所述的基于分区间的低硬度P91管件的材质状态评估方法，其特征在于，P91材质方条的长宽高分别为20mm、20mm及200mm，P91材质方条的数量大于等于100根。


3.根据权利要求1所述的基于分区间的低硬度P91...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾若飞，李梁，王鹏，何晓东，陈征，王强，李东江，王亮，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61