Разработка методов термомеханической обработки высокохромистых теплотехнических сталей для обеспечения повышенного сопротивления ползучести

Высокохромистые (9-12% Cr) стали мартенситного класса с низким содержанием углерода (не более 0,1%) и легированные Mo, W, V, Nb, N и др. элементами являются основным конструкционным материалом, применяемым в паровом контуре современных теплоэлектростанций, работающих на газе и угле. КПД энергоблоков ТЭС ограничивается температурой и давлением пара в трубах, изготавливаемых из данных сталей. Несмотря на высокое сопротивление ползучести современных теплотехнических сталей при кратковременных испытаниях (до 10 000 часов), предел длительной прочности данных сталей при долговременной ползучести существенно снижается, что связано с деградацией микроструктуры под воздействием деформации и повышенной температуры при продолжительной выдержке. В качестве наиболее подходящего решения для повышения жаропрочности мартенситных сталей при длительной эксплуатации без применения дополнительного дорогостоящего легирования может служить низкотемпературная термомеханическая обработка стали, заключающаяся в контролируемой прокатке в области переохлажденного аустенита с последующей закалкой. Данная обработка направлена на улучшение сопротивления ползучести сталей, как за счет измельчения реечной мартенситной структуры, так и путем повышения дисперсности частиц карбонитридов типа MX, обеспечивающих пороговые напряжения при ползучести. Установление влияния различных режимов термомеханической обработки современных улучшенных мартенситных сталей на характеристики распределения частиц вторых фаз и эволюции микроструктуры при высокотемпературной ползучести расширит современные представления о механизмах ползучести в данных сталях и позволит решить две значительные материаловедческие задачи в этой области. Во-первых, повышение жаропрочности сталей позволит повысить параметры пара в паровом контуре и обеспечит надежную эксплуатацию изготавливаемых конструкций на длительный срок службы. Во-вторых, повышение ударной вязкости стали при применении ТМО расширит диапазон допустимых температур отпуска стали, тем самым обеспечив возможность оптимизации процесса выделения дисперсных частиц вторых фаз (особенно карбонитридов типа MX) для повышения стабильности структуры при повышенных температурах.