700℃先进超超临界电站用617和740镍基合金焊接研究进展

Inconel617和Inconel740及其改型合金是700℃以上先进超超临界电站用候选材料。合金的焊接性及焊接工艺是材料能否进入实际应用的关键之一,因此Inconel617和Inconel740及其改型合金焊接性的评估和焊接工艺的选择十分重要。介绍了Inconel617和Inconel740及其改型合金的特点及焊接方法。从结晶裂纹、液化裂纹、高温失塑裂纹和应变时效裂纹4个方面概述了Inconel617和Inconel740合金的焊接性,并且讨论了不同裂纹所对应的避免措施。最后综述了Inconel617和Inconel740H合金的焊接研究进展。     

新一代超级超临界锅炉过热器用管材Inconel 740

简要介绍了一种将要在超级超临界蒸汽参数条件下使用的过热器管材Inconel 740合金在组织、力学性能和耐蚀性等方面的研究结果.合金在预计使用温度700～750℃之间的主要析出相为γ'、η、MC和M23C6,且具有较高的组织稳定性.合金的高温拉伸强度和塑性较好,750℃/105h持久强度高于100MPa.合金在700℃具有较好的耐煤灰/烟气腐蚀性能.     

三种700℃以上超超临界电站用过热器管材

介绍了三种超超临界机组用备选材料Inconel 740、Inconel 617和GH2984合金及其改型合金的化学成分和标准热处理制度.针对三种典型的备选材料,分别从微观组织、力学性能、耐腐蚀性能、加工特性等几个方面对国内外现阶段所取得的研究进展进性了综述.文献表明:Inconel 740合金在750℃下10<'5>小时的持久强度和耐腐蚀性均可满足超超临界机组用过热器管材要求;Inconel 617合金通过改型后持久强度基本可满足要求;GH2984合金的力学性能和加工特性可以满足要求.     

700℃以上超超临界电站锅炉过热器管材用典型镍基合金的平衡析出相规律

利用热力学计算软件Thermo-Calc及镍基合金数据库,计算了三种700℃以上超超临界电站用过热器管道材料Inconel740、Inconel617和GH2984合金的热力学平衡相图,并对比了三种材料主要析出相的析出行为.计算结果表明:三种合金主要的析出相包括γ、γ'、碳化物、σ、η、δ、μ及α-Cr等,凝固过程中Mo、Nb和Ti元素偏析严重,会降低合金的初熔点,因此后期均匀化退火处理十分重要.另一方面,750℃时Inconel740合金γ'相析出量大于另外两种合金,并且Al和Ti含量对γ'相和η相析出行为有较大影响.碳化物的计算表明,Inconel617合金一次碳化物与另两种合金不同,并且其二次碳化物的析出温度范围最大.GH2984合金中Fe含量较大时会导致σ相出现,对合金的性能产生不利影响.      

700℃超超临界用锅炉管材617合金研究进展

提高火电站发电效率,降低CO2排放量是解决目前能源和环境问题的重要途径,为此,世界发达国家致力于开发700℃超超临界锅炉电站。由于超超临界锅炉电站服役条件严苛,因此需提供合适的材料满足这一要求。617合金是700℃超超临界电站过热器和换热器管材的候选材料之一。对该合金的发展状况及其在组织稳定性、力学性能、抗氧化性、耐蚀性能和焊接性能等方面已有的研究进展进行了综合性报道并提出尚待解决的问题,以期为超超临界电站的选材提供借鉴并为该合金的进一步研究工作提供新的思路。     

600℃超超临界电站锅炉过热器及再热器管道用先进奥氏体耐热钢的研究与发展

介绍了目前国内600℃超超临界电站在世界燃煤火力电站改进背景下的发展及其对高温材料的需求。通过对电站锅炉中最关键部件——过热器及再热器管道主要使用的三种新型奥氏体耐热钢的成分、组织及性能进行比较分析,讨论了当前在超超临界电站中正大量使用的奥氏体耐热钢的特点及其研究状况。随着电站蒸汽参数值的提高,为满足对材料高温性能的要求,提出研究新型奥氏体耐热钢的发展方向。     

超超临界电站锅炉用新型管材的研制

介绍了我国电站锅炉向大容量、高参数发展趋势和对新型管材的要求,以及宝钢T23,T91,T92高压锅炉管新产品研制情况.经评定表明,宝钢T23,T91,T92各项技术指标和性能均符合ASME SA-213标准要求,可以替代进口产品,适合制造超超临界电站锅炉.同时,为了满足超超临界电站锅炉屏式过热器、高温过热器、高温再热器关键材料国产化的要求,宝钢又开展了S30432(Super304H)及TP310HNbN(HR3C)钢的研制,并可在近期提供给锅炉行业,以满足锅炉行业制造超超临界电站锅炉的需求.     

Super304H奥氏体不锈钢晶间腐蚀的研究进展

Super304H奥氏体不锈钢(0.10C-18Cr-9Ni-3Cu-0.4Nb-0.08N)为超超临界机组过热器和再热器的首选材料之一,由于该钢含碳较高,服役温度(～650℃)为M₂₃C₆沿晶界析出的敏化温度,如何避免晶间腐蚀发生是Super304H钢主要研究课题。本文综述了国内外Super304H钢晶间腐蚀倾向的研究进展,包括晶间腐蚀机理,钢中合金元素特别是Nb/C,双固溶处理、稳定化处理,焊接工艺、600～700℃高温时效对该钢晶间腐蚀的影响和Super304H钢晶间腐蚀敏感性的表征方式。展望了Super304H钢的研究方向。     

超超临界锅炉用新型耐热无缝管C-HRA-5的开发

 为了满足630~650 ℃超超临界电站过热器和再热器锅炉管的要求,太原钢铁(集团)有限公司和钢铁研究总院通过成分设计、冶炼、冷热变形、热处理等技术攻关,突破关键技术瓶颈,采用“电炉+AOD(或VIM+ESR)+径锻+挤压+冷轧”工艺,制备出C-HRA-5不锈钢无缝钢管。产品具有化学成分控制精确、非金属夹杂物体积分数低、钢质洁净、表面质量好、组织均匀、性能优异的特点,其化学成分、晶粒度、微观组织、常温力学性能、高温拉伸性能、高温持久性能等各项性能指标满足ASME SA-213标准的要求,抗蒸汽氧化性能和焊接性能优异,实物质量达到了国际先进水平,获得上海锅炉厂有限公司、东方锅炉厂有限公司、哈尔滨锅炉厂有限公司、上海发电设备成套设计研究院、钢铁研究总院的评定报告,产品取得全国锅炉压力容器标准化技术委员会的评审认证,并牵头制订了相关团体标准,具备批量供货条件,可用于超(超)临界锅炉的过热器、再热器等部件以及类似工况的受压结构件。     

Heat Treatment of a Candidate Material for 700 ℃ A-USC Power Plants

The preliminary chemical composition optimization and heat treatment parameters of Inconel 740 H were investigated systematically.Six heats of experimental alloys(designated as heat 401 to heat 406)with varied chemical compositions were subjected to standard heat treatment at four different solution temperatures.Due to its superior combination of strength,ductility,and toughness together with its minor mechanical property changes at different solution temperatures,heat 405 was chosen as an optimized one to conduct further heat treatment investigations.The evolution of grain size with solution temperature for heat 405 was studied and the optimal solution temperature was determined.After solution treatment at the optimal temperature,four different cooling rates were applied to investigate the effect of cooling rate on the size distribution modal and mean radius of theγ′precipitates.No bi-modal size distribution ofγ′precipitates was found for all cooling rates and water cooling was recommended for Inconel740 H.In addition,the effect of pre-aging at 800 ℃for 16 hon the microstructure of Inconel 740 Haged for a long time was studied.It is found that pre-aging at 800℃ would result in bi-modal size distribution ofγ′precipitates after long time aging at 750℃compared with mono-modal size distribution in samples without pre-aging,which might be caused by the difference in initial size distribution modal before Ostwald ripening ofγ′precipitates in samples with and without pre-aging at 800 ℃.     

10Cr9Mo1VNb钢冷拔高压锅炉用管的研制

随着大型火电机组的发展，对与基相应配套的高压锅炉的主要材料（管材）选择应用提出了更高的技术条件和要求。10Cr9Mo1VNb钢因其性能特点，较理想地适用于300MW及600MW火电机组的亚临界自然循环高压锅炉的高温过热器和再热器用管。该钢种是铁素体钢，不存在异类钢焊接难点和焊接接头过早失效的倾向。在600－625℃范围内可替代G102钢和部分19Cr-9Ni的TP304H钢，适应性强、用途广泛，需求量逐年增加，成为超临界参数锅炉的首选材料。     

650℃长期时效过程中Super304H耐热不锈钢组织的演变

对600℃超超临界电站锅炉过热器/再热器用Super304H耐热不锈钢的长期组织稳定性进行了研究.将Super304H管材经650℃、104h长期时效后,用扫描电镜、透射电镜和原子层析技术综合分析了Super304H中析出相的行为,包括相析出初期的原子聚集,析出相的本质、成分、形态以及尺寸大小和分布.结果表明,Super304H中主要析出相为富Cu相、MX和M23C6.随时效时间的延长,M23C6颗粒很快粗化,特别是在晶界处逐渐由颗粒状长大成连续状,而减弱了应有的强化效应;晶内弥散析出,尺寸为150nm左右的MX相数量明显增多,特别是尺寸细小(3～35nm)的富铜相,均匀弥散分布.说明Su-per304H中起主要强化作用的是富铜相,其次是MX相和一部分M23C6碳化物.     

700℃汽轮机转子用耐热合金的研究进展

700℃超超临界电站用高中压转子是汽轮机中的核心部件,高中压汽轮机转子材料的选择是当前的研究热点。新型铁素体系和奥氏体系耐热钢的研发促进了600℃超超临界火力发电机组的建设,而铁素体系和奥氏体系耐热钢已经不适用于700℃超超临界电站中高温部件的制造,必须考虑采用镍基耐热合金。文章着重分析了700℃超超临界汽轮机转子用耐热合金的技术特点,介绍了欧洲、美国和日本在700℃超超临界汽轮机转子耐热合金的研发和工业制造方面所取得的最新进展,讨论了中国700℃超超临界汽轮机转子耐热合金的发展趋势。     

新型奥氏体耐热钢HR3C的研究进展

介绍了国内外新型高铬奥氏体不锈钢HR3C管材的研究现状及应用前景。HR3C钢的基本组织是以奥氏体为基,并具有析出细小、弥散分布的NbCrN、MX和M23C6三种强化相。在长期服役过程中有可能析出脆性相σ相,但是几率极小。由于在服役过程中组织稳定性良好,因此该钢种具有良好的高温性能、抗腐蚀性能以及可焊接性能,使其可以用于超超临界电站锅炉过热器和再热器管材中。     

“氧化 - 扩散” 模型在高温合金 -MCrAlY 涂层体系中的应用

燃气轮机中（燃烧室、 涡轮） 高温合金热端部件长期工作在 1000℃及以上的高温环境, 导致部件材料需 要面对高温氧化、 热腐蚀、 高温载荷及力学性能的改变等实际问题。 MCrAlY 涂层在热端部件防护中发挥着重要 作用。 然而, 高温合金 -MCrAlY 涂层体系在高温中会发生元素互扩散、 组织演变等微观现象, 影响着部件高温 性能和使用寿命。 本研究采用 ThermoCalc/DICTRA 软件, 同时耦合了 MCrAlY 合金涂层表面氧化, 建立了高温 合金 - 涂层体系的“氧化 - 扩散” 模型, 成功应用于涂层成分优选与寿命预测。 本研究还总结了热力学计算在高 温合金 /MCrAlY 涂层体系中其他应用     

国外关于蒸汽发生器传热管用Inconel 690合金研究现状

详细介绍了Inconel 690合金管材的特性，包括成分特点、物理性能、机械性能、焊接性能、组织稳定性、在各种介质中的耐蚀性及适用技术条件。评述了国外Inconel 690合金历年的成分演变情况及各组成元素的作用，特别补充介绍了一定量的氮对Inconel 690合金晶粒控制及减少晶昂贫铬，提高晶间应力腐蚀开裂抗力的可能良好影响。给出了Incone1 690合金的制造工艺，包括冶炼、加工及热处理工艺的参数。着重评述了Inconel 690合金在固溶处理和TT处理过程中碳化物的溶解和析出规律及其对使用性能的影响。简要介绍了国外关于Inconel690合金组织和性能的最新研究进展。     

铁-铬-铝高温应变合金丝材的研究

本文报道了Fe-Cr-Al-V系高温应变合金的研制工作。用该合金制成的单丝粘贴式温度自补偿应变片,贴在镍基合金GH-30和GH-39试件上,其室温至700℃以上温度区间的热输出数值小于2000βε,能够满足700℃静态强度分析之用,现已广泛应用于喷气发动机涡轮盘及涡轮叶片等高温部件上。文中还分析了合金组元及工艺参数对电阻温度系数的影响,并对电阻稳定性、试件膨胀系数等进行了讨论。     

粉末冶金高温合金研究及发展现状

粉末高温合金是制造高性能航空发动机涡轮盘等转动部件的关键材料,其成分偏析被限制在粉末颗粒尺寸内,可以消除常规铸造的宏观偏析,具有均匀组织和细小晶粒的优点,能够获得良好的屈服强度和疲劳性能。主要概述了粉末高温合金的发展现状,以及粉末的制备、固结成形工艺,归纳了粉末高温合金中存在的缺陷,总结了激光増材制造技术的发展现状,并针对粉末高温合金的数值模拟研究进展做了简要介绍。最后根据国内对粉末高温合金的需求现状,提出了粉末高温合金今后的发展方向。     

航空发动机火焰探测器用GH747高温合金

研制出一种用于制造航空发动机火焰探测器的新型高温合金GH747.该合金的抗氧化性、高温组织稳定性等明显优于国外该部件所用合金,能够在1 200℃以上温度正常使用.在国内目前的高温抗氧化合金中,该合金不仅抗氧化性能极为优良,而且比重小、高温强度高、塑性好、材料成本低.因此,该合金在航空发动机制造领域具有非常好的应用前景.     

热障涂层材料及其制备技术的研究

在材料科学和技术深入发展的影响下,在提升高温合金工作温度及使用寿命的过程中热障涂层得到了十分广泛的应用,并且热障涂层材料也得以在航空发动机高温端部件的表面防护发挥关键作用.同时,热障涂层材料也会随着使用需求的变化及技术的更新而得到相应的发展,文章针对热障涂层材料,结构以及全新材料应用和具体的制备技术展开了相应的研究.