烟气轮机是石化系统生产的关键设备,其中的叶片长期地工作在高温环境中,有时还运行在突发超温条件下。超温使叶片的组织劣化,寿命降低,并可能产生突发性事故。因此,研究超温条件下,叶片材料组织和性能的变化规律,预测叶片的剩余寿命有很大的实际意义。本课题首先对使用过的叶片材料GH864合金进行预热处理,使材料的组织和性能得以一定程度的恢复;然后分别在700℃、800℃、900℃、950℃、1000℃保温15小时,在900℃、920℃、940℃、960℃、980℃、1000℃保温1小时,进行超温处理;研究了超温温度及时间对合金显微组织的影响规律;测试了GH864合金在超温条件下的力学性能;根据试验结果,得出了预测剩余寿命的方法。研究表明,超温温度的变化对材料的组织影响较大,随着温度的升高,基体晶粒粗化,晶界上碳化物发生链状偏聚;但随着温度的进一步升高,晶界上碳化物发生一定程度的溶解,基体中碳含量增加,基体上析出的γ′相长大。在相同的超温温度下,超温时间对组织的影响较小。用电化学萃取和X射线衍射,分析了超温温度对碳化物析出量的影响,结果证明,随着温度的升高碳化物析出量增多,但随着温度的进一步升高,晶界上析出的碳化物会发生分解。超温温度升高,合金的硬度下降,尤其当温度高于900℃时下降明显。从持久拉伸断口可以看出,试验材料主要以沿晶断裂为主,当晶界上有尺寸较大、数量较多的碳化物时,裂纹易于在晶间形成并迅速扩展。对试验数据分析拟合,推导出了预测剩余寿命的数学模型,得到了超温后剩余寿命与碳化物量的关系,由此可以预测涡轮机叶片剩余寿命。