高溫破壞(huai),即(ji)金屬材(cai)料在高溫下組織和(he)性能惡(e)化(hua)。常見的如蠕變(bian)、珠(zhu)光體(ti)球化(hua)、石墨化(hua)、回火脆化(hua)等導致金屬材(cai)料弱化(hua)和(he)脆化(hua)。


1. 蠕變失效


  金(jin)屬材料在(0.3~0.5)Tm(熔點)溫(wen)度(du)時(shi),在恒應(ying)力作用下發生應(ying)變(bian)(bian)(bian),隨著(zhu)時(shi)間(jian)的推移,應(ying)變(bian)(bian)(bian)增加,繼(ji)而出現塑性變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing),以(yi)穩(wen)定蠕變(bian)(bian)(bian)發展到快速(su)蠕變(bian)(bian)(bian)以(yi)至斷(duan)裂。蠕變(bian)(bian)(bian)失(shi)效形(xing)(xing)式有:過(guo)量變(bian)(bian)(bian)形(xing)(xing),如爐管(guan)“鼓肚(du)”;彈性應(ying)用松(song)弛,如螺(luo)栓緊(jin)固力降低、斷(duan)裂。


2. 碳(tan)鋼、珠光體耐熱(re)鋼的珠光體球化


  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(tan)鋼和碳(tan)鉬鋼的(de)石墨化


  碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)(gang)(gang)(gang)長(chang)(chang)期在(zai)(zai)高(gao)(gao)溫下(xia)工作,組織(zhi)中過飽和(he)碳原子發(fa)(fa)生遷移和(he)聚集,轉化(hua)為石(shi)墨,使材(cai)料強度降(jiang)低。石(shi)墨化(hua)最容(rong)易(yi)發(fa)(fa)生于焊接熱影響區。早(zao)年(nian),美(mei)國某電站505℃的主蒸汽管道采用(yong)0.5Mo鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管,在(zai)(zai)運行5年(nian)后(hou)斷裂,造成嚴重損失。0.5Mo鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)468℃溫度下(xia)長(chang)(chang)期工作就(jiu)有石(shi)墨化(hua)傾(qing)向,發(fa)(fa)生事(shi)故(gu)只是遲(chi)早(zao)的事(shi)。GB/T 150《壓力容(rong)器》強調“碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)碳錳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)高(gao)(gao)于425℃溫度下(xia)長(chang)(chang)期使用(yong)時,應考慮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中碳化(hua)物相的石(shi)墨化(hua)傾(qing)向”。


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。