【Technischer Austausch zu Anlagentechnik】Anlagentechnik【Jede Woche eine Frage】20190723

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzfristiger Belastungen nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzfristiger Belastungen nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Wärmebrüchigkeit: Bei einigen Stählen nimmt der Schlagzähigkeitswert erheblich ab, wenn sie über einen längeren Zeitraum bei Temperaturen zwischen 400 und 500 °C gehalten werden und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Stähle, die eine thermische Brüchigkeit aufweisen, sind bei hohen Temperaturen eigentlich nicht brüchig; erst wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt werden, zeigt sich die Brüchigkeit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Erschütterungswert des Stahls sehr niedrig. -In der Regel kann der Wert um 50–60 Prozent unter den Normalwert fallen, manchmal sogar um 80–90 Prozent. Stähle mit thermischer Brüchigkeit weisen in ihrer mikroskopischen Struktur keine nennenswerten Veränderungen auf; auch die anderen Eigenschaften des Stahls bleiben im Grunde unverändert. Die Hauptdampröhren sowie die Hochtemperatur-Bolzen in Kraftwerken weisen eine Neigung zur Wärmebrüchigkeit auf. Bei unsachgemäßer Handhabung während der Wartungsarbeiten können die Anlagenteile leicht beschädigt werden. Faktoren: (1) Der chemische Aufbau umfasst einen Kohlenstoffgehalt sowie Chrom, Mangan, Molybdän, Phosphor usw. (2) Die Zeit der Wärmebehandlung: Für verschiedene Stähle ist eine unterschiedliche Zeit der Wärmebehandlung erforderlich, damit sie spröde werden. (3) Die Wärmebehandlung bzw. Vergütung kann das Auftreten von Wärmebrüchigkeit verhindern.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzfristiger Belastungen nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzer Belastungszeiten nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Beim Wärmeverarbeiten von Stahl (Schmieden, Walzen) liegt die Erhitzungstemperatur oft über 1000 °C. Dabei schmilzt das Eutektikum aus FeS und Fe an den Kristallgrenzen, was zum Zerreißen des Stahls während der Wärmeverarbeitung führt. Die Löslichkeit von Schwefel im festen Eisen ist äußerst gering. Er kann mit Eisen das FeS bilden, das einen niedrigen Schmelzpunkt (1190 °C) aufweist. Das Schmelzpunkt des FeS+Fe-Eutekts ist niedriger (989 °C). Solche Legierungen mit niedrigem Schmelzpunkt finden sich in der Regel in Form von getrennten Eutekten an den Kristallgrenzen.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzfristiger Belastungen nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzfristiger Belastungen nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Wärmebrüchigkeit: Bei einigen Stählen nimmt der Schlagzähigkeitswert erheblich ab, wenn sie über einen längeren Zeitraum bei Temperaturen zwischen 400 und 500 °C gehalten werden und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt werden. Stähle, die eine thermische Brüchigkeit aufweisen, sind bei hohen Temperaturen eigentlich nicht brüchig; erst wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt werden, zeigt sich die Brüchigkeit. Zu diesem Zeitpunkt ist der Erschütterungswert des Stahls sehr niedrig. -In der Regel kann der Wert um 50–60 Prozent unter den Normalwert fallen, manchmal sogar um 80–90 Prozent. Stähle mit thermischer Brüchigkeit weisen in ihrer mikroskopischen Struktur keine nennenswerten Veränderungen auf; auch die anderen Eigenschaften des Stahls bleiben im Grunde unverändert. Die Hauptdampröhren sowie die Hochtemperatur-Bolzen in Kraftwerken weisen eine Neigung zur Wärmebrüchigkeit auf. Bei unsachgemäßer Handhabung während der Wartungsarbeiten können die Anlagenteile leicht beschädigt werden. Faktoren: (1) Der chemische Aufbau umfasst einen Kohlenstoffgehalt sowie Chrom, Mangan, Molybdän, Phosphor usw. (2) Die Zeit der Wärmebehandlung: Für verschiedene Stähle ist eine unterschiedliche Zeit der Wärmebehandlung erforderlich, damit sie spröde werden. (3) Die Wärmebehandlung bzw. Vergütung kann das Auftreten von Wärmebrüchigkeit verhindern.

Unter dem Einfluss hoher Temperaturen und kurzfristiger Belastungen nimmt die Dehnfähigkeit der Metallmaterialien zu； Doch nach dem Abkühlen von Metallmaterialien unter hohen Temperaturen und über einen längeren Zeitraum nimmt ihre Dehnfähigkeit erheblich ab, die Empfindlichkeit gegenüber Rissen steigt, und es treten oft brüchige Brüche auf. Diese Eigenschaft von Metallmaterialien wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet.

Wenn bestimmte Stähle über einen längeren Zeitraum bei Temperaturen zwischen 400 und 550 °C verbleiben, sinkt ihr Schlagwert nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur erheblich. Dieses Phänomen wird als thermische Brüchigkeit des Stahls bezeichnet. Fast alle Stähle neigen dazu, thermisch brüchig zu werden. Es ist zu beachten, dass Stähle mit thermischer Brüchigkeit bei hohen Temperaturen nicht brüchig werden und weiterhin eine hohe Schlagzähigkeit aufweisen. Erst wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt werden, zeigt sich das Bruchverhalten. Die thermische Brüchigkeit von Stahl zeigt sich nur durch Stoßversuche deutlich; in der Regel sinkt die normale Stoßzähigkeit um 50 %–60 %, manchmal sogar um 80 %–90 %. Bei Stählen mit Wärmebrüchigkeit gibt es keine deutlichen Veränderungen in der mikroskopischen Struktur.

Das Element, das Stahl thermisch brüchig machen kann, ist Schwefel (S). Schwefel ist unter normalen Umständen ein schädliches Element. Es verursacht eine thermische Brüchigkeit beim Stahl, verringert seine Dehnfähigkeit und Zähigkeit und führt bei der Schmiedung und Walzung zu Rissen. Schwefel ist ebenfalls nachteilig für die Schweißeigenschaften und verringert die Korrosionsbeständigkeit. Daher wird in der Regel ein Schwefelgehalt von weniger als 0,055 % gefordert, bei hochwertigem Stahl sogar weniger als 0,040 %. Durch das Hinzufügen von 0,08–0,20 % Schwefel zum Stahl kann die Schneidbarkeit verbessert werden; solcher Stahl wird üblicherweise als leicht schneidbarer Stahl bezeichnet. Bei einigen Stahlarten kommt es nach längerem Verweilen im Temperaturbereich von 400–500 °C zu einem deutlichen Rückgang der Schlagzähigkeit bei Raumtemperatur. Bei hohen Temperaturen zeigt es keine Brüchigkeit; erst durch Schlagtests bei Raumtemperatur tritt eine Zunahme der Brüchigkeit auf, die um 50 % bis 60 % oder mehr unter den Normalwert fällt. Sein organisatorischer Zustand sowie seine anderen Eigenschaften haben sich nicht verändert. Niedriglegierter Chrom-Nickel-Stahl, Manganstahl sowie Kupferhaltiger Stahl neigen zur thermischen Brüchigkeit. Wenn der Schwefelgehalt einen bestimmten Wert erreicht, tritt diese Eigenschaft der thermischen Brüchigkeit auf. Die Löslichkeit von S in festem Fe ist sehr gering – es kann fast kein Schwefel gelöst werden. Es kommt im Stahl in Form von FeS vor, wobei FeS und Fe leicht ein Eutektikum bilden, das einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist (nur 985 Grad). Wenn Stahl bei 1100–1200 Grad thermisch verarbeitet wird, schmilzen die niedrigschmelzenden Eutektika, die an den Kristallgrenzen vorhanden sind, was zu Rissen führt. Dies ist das sogenannte Phänomen der „thermischen Brüchigkeit“ von Stahl.

Die wichtigsten Faktoren, die die thermische Brüchigkeit von Stahl beeinflussen, sind: 1. Chemische Zusammensetzung – Reiner Eisenweiß zeigt keine thermische Brüchigkeit. Wenn jedoch das Element C hinzugefügt wird und der Stahl bei hohen Temperaturen plastisch verformt wird, dann weist er eine thermische Brüchigkeit auf； Wenn Stahl bei hohen Temperaturen keine plastische Deformation aufweist, ist seine thermische Brüchigkeit nicht ausgeprägt. Die Elemente Cr und Mn tragen am stärksten zur Entstehung der thermischen Brüchigkeit bei, wie beispielsweise in niedriglegierten Chrom-Nickel-Stählen (mit einem Chromgehalt von 0,5 % bis 1,0 % sowie einem Nickelgehalt von 1,0 % bis 4,0 %) sowie in Manganstählen (mit einem Mangangehalt von 1,0 % bis 2,0 %). Die thermische Brüchigkeit bei 0% ist deutlich erkennbar ； Die thermische Brüchigkeit bei geringen Mengen an Cu ist nicht ausgeprägt, doch wenn der Cu-Gehalt 0,4 % übersteigt, tritt eine deutliche thermische Brüchigkeit auf ； P erhöht die Neigung zur thermischen Brüchigkeit ； Die Elemente W und V können die thermische Brüchigkeit verringern. 2. Zeit der Wärmebeibehaltung: Die Zeit der Wärmebeibehaltung ist ein wichtiger Faktor, der zur Wärmebrüchigkeit beiträgt. Verschiedene Stahlsorten weisen unterschiedliche Aufwärmzeiten auf, um thermische Brüchigkeit zu vermeiden. Bei Stählen wie niedriglegierten Chrom-Nickel-Stählen, Manganstählen sowie Chrom-Mangan-Stählen nimmt die Stoßzähigkeit bei Raumtemperatur nach einer Aufbewahrungsdauer von 100–200 Stunden deutlich ab. Wenn das Element Mo zu diesen Stählen hinzugefügt wird, kann die Zeit, die für das Auftreten einer deutlichen thermischen Brüchigkeit erforderlich ist, auf 800–1000 Stunden verlängert werden.

Das Phänomen, bei dem die Schlagzähigkeit von Stahl unter langfristiger Belastung in einem bestimmten hohen Temperaturbereich (z. B. 400–550 °C) erheblich abnimmt, wird als Wärmebrüchigkeit bezeichnet. Der wichtigste Faktor, der die Wärmebrüchigkeit beeinflusst, ist die chemische Zusammensetzung des Metalls. Stähle, die Chrom, Mangan, Nickel und andere Elemente enthalten, neigen stärker zur Wärmebrüchigkeit. Durch das Hinzufügen von Elementen wie Molybdän, Wolfram und Vanadium kann die Neigung des Stahls zur thermischen Brüchigkeit verringert werden.

Die wichtigsten Faktoren, die die thermische Brüchigkeit von Stahl beeinflussen, sind: 1. Chemische Zusammensetzung – Reiner Eisenweiß zeigt keine thermische Brüchigkeit. Wenn jedoch das Element C hinzugefügt wird und der Stahl bei hohen Temperaturen plastisch verformt wird, dann weist er eine thermische Brüchigkeit auf； Wenn Stahl bei hohen Temperaturen keine plastische Deformation aufweist, ist seine thermische Brüchigkeit nicht ausgeprägt. Die Elemente Cr und Mn tragen am stärksten zur Entstehung der thermischen Brüchigkeit bei, wie beispielsweise in niedriglegierten Chrom-Nickel-Stählen (mit einem Chromgehalt von 0,5 % bis 1,0 % sowie einem Nickelgehalt von 1,0 % bis 4,0 %) sowie in Manganstählen (mit einem Mangangehalt von 1,0 % bis 2,0 %). Die thermische Brüchigkeit bei 0% ist deutlich erkennbar ； Die thermische Brüchigkeit bei geringen Mengen an Cu ist nicht ausgeprägt, doch wenn der Cu-Gehalt 0,4 % übersteigt, tritt eine deutliche thermische Brüchigkeit auf ； P erhöht die Neigung zur thermischen Brüchigkeit ； Die Elemente W und V können die thermische Brüchigkeit verringern. 2. Zeit der Wärmebeibehaltung: Die Zeit der Wärmebeibehaltung ist ein wichtiger Faktor, der zur Wärmebrüchigkeit beiträgt. Verschiedene Stahlsorten weisen unterschiedliche Aufwärmzeiten auf, um thermische Brüchigkeit zu vermeiden. Bei Stählen wie niedriglegierten Chrom-Nickel-Stählen, Manganstählen sowie Chrom-Mangan-Stählen nimmt die Stoßzähigkeit bei Raumtemperatur nach einer Aufbewahrungsdauer von 100–200 Stunden deutlich ab. Wenn das Element Mo zu diesen Stählen hinzugefügt wird, kann die Zeit, die für das Auftreten einer deutlichen thermischen Brüchigkeit erforderlich ist, auf 800–1000 Stunden verlängert werden.

Durch die hohe Temperatur von Metallmaterialien wird die Ausfällung von Karbiden und Nitriden im festlöslichen Metall beschleunigt, wodurch die thermische Brüchigkeit des Metallmaterials zunimmt.

Hauptsächlich wird dies durch den Gehalt der chemischen Bestandteile im Metallmaterial verursacht

Der Hauptfaktor ist die chemische Zusammensetzung des Metalls. Stähle, die Chrom, Mangan, Nickel und andere Elemente enthalten, neigen stärker zur Wärmebrüchigkeit. Durch das Hinzufügen von Elementen wie Molybdän, Wolfram und Vanadium kann die Neigung des Stahls zur thermischen Brüchigkeit verringert werden.

Das Phänomen der „blauen Brüchigkeit“ tritt auf, wenn die Eigenschaften des Stahls bei Temperaturen unter 200 Grad kaum verändern. Bei etwa 250 Grad erhöht sich jedoch die Zugfestigkeit des Stahls, während seine Dehnfähigkeit sowie seine Stoßzähigkeit abnehmen. Der Stahl wird dadurch brüchiger. Bei Zerstörung des Stahls in diesem Temperaturbereich zeigt er typische Merkmale einer brüchigen Zerstörung – die Oberfläche oxidiert dabei blau. 2. Kaltbrüchigkeit bei niedrigen Temperaturen: Wenn die Temperatur von der Normaltemperatur abfällt, steigt die Festigkeit des Stahls leicht an. Gleichzeitig nimmt jedoch die Brüchigkeit zu, während die Formbarkeit und die Schlagzähigkeit abnehmen. Wenn die Temperatur auf einen bestimmten Wert sinkt, nimmt die Schlagzähigkeit des Stahls plötzlich stark ab, wodurch der Stahl brüchig wird und Risse bekommt. Dieses Phänomen wird als Kaltbrüchigkeit bei niedrigen Temperaturen bezeichnet