CN105555977A - 产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法 - Google Patents

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Abstract

以与产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的外周接触的方式用耐热被覆构件包覆、固定所述耐热金属材料构件，通过将由所述耐热被覆构件包覆的所述耐热金属材料构件加热至1000℃以上的温度，从而对向外周方向热膨胀的耐热金属材料构件产生压缩力，抑制耐热金属材料构件向外周方向的热膨胀，并能够有效地进行产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理。

Description

产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法
技术领域
本发明涉及产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法。
背景技术
以往，对于在火力、原子能发电厂以及化学工厂等中所使用的高温构件(例如，锅炉、涡轮的高温耐压焊接部以及高温管材、集流管、管座等母材等)，作为修复因蠕变损伤而劣化的部位的方法，开发了如下方法，即例如，利用夹具固定上述高温构件，在约束处于夹具之间的蠕变劣化部的、朝夹具固定部分的方向的热膨胀的状态下加热蠕变劣化部，进行修复热处理的方法(日本特开2003-253337号公报)等。
发明内容
发明所要解决的课题
然而，如上所述的方法中，存在如下问题：无法约束在加热蠕变劣化部时所产生的、处于蠕变劣化部的上述构件向外周方向的热膨胀。
本发明的目的在于，提供如下方法，即约束在对产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件进行加热时所产生的、该构件向外周方向的热膨胀，并能够有效地进行产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理的方法。
用于解决课题的方法
为了解决上述课题，本发明所涉及的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法具备后述构成。更具体地，本发明为以下等方案，
(1)一种产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法，包括：以与所述耐热金属材料构件的外周接触的方式，用耐热被覆构件包覆固定所述耐热金属材料构件，将由所述耐热被覆构件包覆的所述耐热金属材料构件加热至1000℃以上的温度；
(2)上述(1)所述的方法，其特征在于，将由所述耐热被覆构件包覆的所述耐热金属材料构件加热至1000℃以上的温度后，进行冷却，再次加热至A1相变点以上的温度。发明效果
根据本发明，能够提供如下方法，即约束在对产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件进行加热时所产生的、该构件向外周方向的热膨胀，并能够有效地进行产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理的方法。
附图说明
图1为表示作为本发明的一个实施方式而说明的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法的概略的图。
图2为表示作为本发明的一个实施方式而说明的图1的概略图的剖面的图。
具体实施方式
以下，针对本发明的优选的实施方式，参照附图而详细地说明。予以说明的是，通过本说明书的记载，本发明的目的、特征、优点、以及其想法对于本领域技术人员而言是明确的，并根据本说明书的记载，如果是本领域技术人员就能够容易地再现本发明。以下记载的发明的实施方式和附图等显示本发明的优选的实施方式，其为了例示或说明而显示，而并非将本发明限定于它们。基于本说明书的记载，可在本说明书中所公开的本发明的意图以及范围内进行各种修饰，这对于本领域技术人员而言是明确的。
图1为表示作为本发明的一个实施方式而说明的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法的概略的图。图2为表示作为本发明的一个实施方式而说明的图1的概略图的剖面的图。予以说明的是，本实施方式中，作为耐热金属材料构件10，例举采用耐热金属材料而制造的、因使用而产生了蠕变损伤的高温管材来进行说明，但不限于此，耐热金属材料构件10也可以是采用耐热金属材料而制造的、因使用而产生了蠕变损伤的涡轮等其他高温用构件等。
如图1和图2所示，本发明所涉及的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件10的修复热处理方法如下：首先，以与采用耐热金属材料而制造的、因使用而产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件(包含其焊接部20，以下相同)10的外周接触的方式，用耐热被覆构件30包覆耐热金属材料构件10，并固定耐热被覆构件30。接着，通过加热器40将由耐热被覆构件30包覆的耐热金属材料构件10在1000℃以上的温度加热预定时间。
如上所述，通过将产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件10用耐热被覆构件30包覆固定，加热至1000℃以上的温度，从而对于向外周的方向热膨胀的耐热金属材料构件10产生压缩力，抑制耐热金属材料构件10向外周方向的热膨胀，同时能够有效地进行产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理。更具体地，能够利用耐热金属材料构件10向外周方向的热膨胀力来有效地修补蠕变空洞、龟裂，进而，使耐热金属材料构件10的组织恢复到新材料的状态(例如，奥氏体组织)，延长耐热金属材料构件10的寿命。
本发明所涉及的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法中，也可在用耐热被覆构件30包覆、固定耐热金属材料构件10之前，对耐热被覆构件30所要包覆的部分进行蚀刻处理，或施加喷丸而进行蚀刻处理。通过这些处理，能够利用塑性变形对耐热金属材料构件10的表层进行加工硬化，或对耐热金属材料构件10的表面赋予压缩残余应力，或去除耐热金属材料构件10的表面的氧化膜。
此外，本发明所涉及的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法中，也可通过加热器40将由耐热被覆构件30包覆的耐热金属材料构件10加热至1000℃以上的温度后，进行应力消除、拉伸退火等处理以除去(减少)残余应力。更具体地，也可在通过加热器40将由耐热被覆构件30包覆的耐热金属材料构件10加热至1000℃以上的温度后，先冷却至常温，再次在A1相变点以上的温度(优选为1000℃+10～100℃)加热预定时间(例如，几小时～24小时左右)。
进而，本发明所涉及的产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法中，也可为了约束在用耐热被覆构件30包覆耐热金属材料构件10的蠕变劣化部并通过加热器40加热时所产生的、耐热金属材料构件10在长度方向上向外(耐热金属材料构件10的端部方向)的热膨胀，例如通过两个夹具等以夹着通过加热器40加热的部分的方式来固定未通过加热器40加热的部分的耐热金属材料构件10。由此，能够更加有效地修补蠕变空洞、龟裂等。
予以说明的是，在通过加热器40加热的部分相对于耐热金属材料构件10的整体小的情况下，由于通过加热器40加热的部分中耐热金属材料构件10在长度方向上向外的热膨胀被未通过加热器40加热的部分约束，因此无需利用夹具等来固定未通过加热器40加热的部分的耐热金属材料构件10。
作为构件10的耐热金属材料，可举出例如0.3Mo钢、0.5Mo钢、0.5Cr-0.5Mo钢、1Cr-0.2Mo钢、1Cr-0.5Mo钢、1.25Cr-0.5Mo钢、2.25Cr-1Mo钢、5Cr-0.5Mo钢、7Cr-0.5Mo钢、9Cr-1Mo钢、0.3Cr-Mo-V钢、0.5Cr-Mo-V钢、9Cr-Mo-V钢、12Cr-Mo-V钢、1Cr-1.25Mo-0.25V钢、9Cr-1Mo-W钢、SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L、SUS316TI、SUS317、SUS321、SUS347H、SUS310S、Super304、SUS904L、NCF600、NCF601、NCF800、NCF800H等，但不限于这些，可应用在火力、原子能发电设备、其他高温工厂中所采用的构件的公知材料。
耐热被覆构件30只要是由能够以与产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件10的外周接触的方式包覆耐热金属材料构件10、抑制在加热至上述加热温度时所产生的向耐热金属材料构件10外周方向的热膨胀且能够几乎保持耐热金属材料构件10的形状的耐热材料构成，就没有特别限制，但优选由在上述加热温度以上的温度下热膨胀率比耐热金属材料构件10低的材料构成。予以说明的是，在耐热被覆构件30由与耐热金属构件10相比热膨胀率为相同程度且是不同于耐热金属材料构件10的耐热材料构成，或由热膨胀率比耐热金属材料构件10高的耐热材料构成的情况下，为了抑制加热至上述加热温度时所产生的耐热被覆构件30的热膨胀，也可利用在上述加热温度以上的温度下的热膨胀率比耐热金属材料构件10低的耐热材料构件来固定耐热被覆构件30的外周，保持耐热被覆构件30的形状。
作为耐热被覆构件30的耐热材料，可举出例如氧化铝、氧化锆、氮化铝、碳化硅、氮化硅、堇青石、塞隆、锆英石、莫来石等陶瓷、Alloy903、Alloy909、HRA929等合金等。
耐热被覆构件30呈例如绳、板、夹具等形状，关于它们的固定，例如，可通过将绳状、板状的耐热被覆构件30对产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件10的外周缠绕来进行，也可通过将夹具状的耐热被覆构件30安装于产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件10的外周来进行，还可通过利用夹具、螺栓等固定具将呈板等形状的耐热被覆构件30安装于产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的外周来进行。予以说明的是，本实施方式中，耐热被覆构件30由具有两个略半圆弧剖面形状的金属配件构成，通过安装于这些金属配件的凸缘的螺栓构件35，以使所述金属配件的内面与产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件10的外周接触的方式将耐热被覆构件30固定于耐热金属材料构件10的表面。所述螺栓构件35由例如与耐热被覆构件30相同的材料制造。
关于用耐热被覆构件30包覆的耐热金属材料构件10的加热温度，只要是1000℃以上的温度就没有特别限制，但优选在构件10的耐热金属材料中A3相变点最高的成分的A3相变点以上的温度(优选为1000℃+10～100℃)加热预定时间(例如，几小时～24小时左右)。予以说明的是，本实施方式中，作为加热装置，使用能够从由耐热被覆构件30包覆的耐热金属材料构件10的外周进行加热的高频加热加热器40，但只要是能够加热由耐热被覆构件30包覆的部分的耐热金属材料构件10，就没有特别限制。
符号说明
10耐热金属材料构件
20焊接部
30耐热被覆构件
35螺栓构件
40高频加热加热器

Claims (2)

1.一种方法，是产生了蠕变损伤的耐热金属材料构件的修复热处理方法，包括：
以与所述耐热金属材料构件的外周接触的方式用耐热被覆构件包覆、固定所述耐热金属材料构件，
将用所述耐热被覆构件包覆后的所述耐热金属材料构件加热至1000℃以上的温度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将由所述耐热被覆构件包覆的所述耐热金属材料构件加热至1000℃以上的温度后，进行冷却，再次加热至A1相变点以上的温度。
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