高溫破(po)壞,即金屬材料(liao)在高溫下組(zu)織和(he)性能(neng)惡化(hua)。常見的如(ru)蠕(ru)變、珠光體球化(hua)、石墨化(hua)、回火脆化(hua)等導致金屬材料(liao)弱(ruo)化(hua)和(he)脆化(hua)。


1. 蠕變失效


  金屬(shu)材(cai)料(liao)在(0.3~0.5)Tm(熔(rong)點)溫度時,在恒應(ying)力作(zuo)用(yong)下發(fa)生應(ying)變(bian)(bian),隨著時間(jian)的(de)推移,應(ying)變(bian)(bian)增加,繼而出(chu)現塑性(xing)變(bian)(bian)形,以(yi)穩定蠕(ru)變(bian)(bian)發(fa)展到快速蠕(ru)變(bian)(bian)以(yi)至斷(duan)裂。蠕(ru)變(bian)(bian)失效形式有:過量變(bian)(bian)形,如(ru)爐(lu)管“鼓肚(du)”;彈性(xing)應(ying)用(yong)松弛,如(ru)螺栓(shuan)緊固力降低、斷(duan)裂。


2. 碳鋼(gang)、珠(zhu)光體(ti)耐熱(re)鋼(gang)的珠(zhu)光體(ti)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(gang)和碳鉬鋼(gang)的(de)石墨(mo)化


  碳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)0.5Mo鋼(gang)(gang)(gang)(gang)長(chang)期在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)工(gong)作,組織中過飽(bao)和(he)碳原子發(fa)生遷移(yi)和(he)聚集,轉化(hua)(hua)為石(shi)(shi)(shi)墨,使材料強度(du)降(jiang)低。石(shi)(shi)(shi)墨化(hua)(hua)最容易發(fa)生于焊接(jie)熱影響區(qu)。早年,美國某電(dian)站505℃的主(zhu)蒸汽(qi)管(guan)道采(cai)用(yong)0.5Mo鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管(guan),在(zai)(zai)運行5年后(hou)斷(duan)裂,造成嚴重損失。0.5Mo鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)468℃溫(wen)度(du)下(xia)長(chang)期工(gong)作就有石(shi)(shi)(shi)墨化(hua)(hua)傾向,發(fa)生事故只是遲(chi)早的事。GB/T 150《壓力容器》強調“碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和(he)碳錳鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)高于425℃溫(wen)度(du)下(xia)長(chang)期使用(yong)時,應考慮鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中碳化(hua)(hua)物(wu)相的石(shi)(shi)(shi)墨化(hua)(hua)傾向”。


4. 回火脆化(hua)


  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。