超超临界锅炉高温受热面用管的选材分析研究

为综合比较超超临界锅炉高温受热面管材料Super304H和HR3C的性能,对高温受热面管的选材提供支撑,从原材料力学性能、高温抗氧化性能等方面对Super304H钢和HR3C钢进行对比分析,并结合2种材料的试验室蒸汽氧化试验数据,以及机组运行服役38 000 h和60 000 h后内表面氧化及外表面腐蚀的状况开展综合评价。结果表明：Super304H钢管内壁喷丸后的抗蒸汽氧化效果优于HR3C钢管,同时Super304H钢管和HR3C钢管外壁均具备足够的抗烟气腐蚀能力,能够满足现有锅炉的使用要求。建议高参数超超临界机组的受热面材料优先选用Super304H内壁喷丸管,可逐步替代HR3C钢管。     

Super304H管材高温服役过程组织与性能的变化

通过室温拉伸、冲击试验、硬度测试、金相组织分析、扫描电镜及能谱分析等,对600℃超超临界锅炉用国产Super304H管材高温服役过程的微观组织和力学性能进行了试验分析.结果表明:与国产原始钢管相比,高温服役后国产Super304H管材的室温强度和硬度升高、塑性和韧性下降,焊接接头的强度、硬度、冲击韧性不断降低且明显低于同一服役时间的母材.服役30 000h以上后,管材的力学性能仍处于较高水平,基体组织稳定,晶粒未见长大,微观组织开始出现M23C6沿晶界呈链状分布的老化迹象.可见,国产Super304H管材组织状态良好,在目前600℃超超临界机组设计条件下可稳定运行,建议加强对国产Super304H管材焊接接头的金属监督.     

T92钢管长时高温组织稳定性及性能研究

对国产T92钢管进行了650℃高温时效试验、蠕变断裂试验和组织研究.结果表明:经650℃高温时效和蠕变断裂试验后,3种现象同步发生,即位错密度下降、亚晶粒数量增加以及析出相的演变;M23C6型碳化物的迅速粗化长大以及Laves相的析出与粗化主要出现在3 000 h附近;在3 000 10 000 h时效过程中,M23C6型碳化物的长大速率并不明显,形态较稳定,这与Laves相从基体中析出并迅速粗化有关;经10 000 h时效后,T92钢管仍然保持稳定的马氏体板条形态,但蠕变断裂试验后,部分板条马氏体开始向等轴亚晶转变.     

长期服役再热器管T91钢的微观组织老化行为研究

针对国内某电厂350 MW亚临界机组长期服役12万h高温再热器T91钢管试样,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及透射电镜(TEM)等分析手段,研究了长期服役过程中T91钢的微观组织老化行为,并对T91钢的原始态和长期服役状态的组织和性能进行了对比。结果表明:长期服役12万h后T91钢中M_(23)C_6在晶界处发生聚集并长大,其颗粒尺寸从原始态的107.8 nm长大到123.8 nm。晶界处有新的Laves相析出并粗化,Mo元素不断从基体中脱溶,使得铁素体基体内Cr和Mo元素质量分数降低,固溶强化作用减弱。     

某电站锅炉过热器管老化状态评估

对某电厂已经运行约1.68×10~5h的亚临界机组低温过热器管进行材质性能试验研究,测定了该受热面管的拉伸强度和高温蠕变性能,最后采用基于连续损伤力学方法对其进行老化状态评估,评估结果表明,在规定温度和压力下,可继续运行73 000 h左右。     

镍基合金焊接接头高温时效试验研究

针对镍基合金Inconel 617焊接接头在不同高温时效试验条件下的焊缝组织形貌及第二相粒子分布状况进行了系统研究,探究组织形貌演化对冲击韧性的影响规律。焊接接头在750℃下经过1 000h、2 000h、4 000h时效试验,通过硬度、冲击功测试反映力学性能变化,通过光学显微镜以及高分辨扫描电子显微镜对时效试验过程中的组织进行分析。时效试验后焊缝硬度升高,冲击功先升高后下降,试验前后析出相类型不变,主要为M_(23)C_6、M_6C及Ti(C,N),碳化物种类对冲击韧性影响不大。时效试验至4 000h,晶界与晶内出现针状碳化物,晶内碳化物团簇分布,碳化物析出的不均匀性使冲击功明显下降。时效试验过程中碳化物形貌的变化对冲击韧性有较大影响,特别是碳化物呈针状或团聚长大时,会降低冲击韧性,而B的加入使得这个粗化过程减弱,从而利于长期服役过程性能的稳定。本研究可为镍基合金焊接接头在750℃下的长期使用提供参考。     

燃煤电站用FN3合金长时组织稳定性研究

FN3是基于617合金改进优化而来的固溶强化型镍基合金,具有较好的制造和焊接工艺性、抗蒸汽氧化性能和高温长时持久强度,是650～725℃燃煤发电机组的重要候选材料之一。针对FN3合金开展高温长时时效和持久性能的测试与研究。研究表明:FN3合金725℃、10万h的持久强度超过100 MPa。分别在650℃和725℃下经历12 000 h时效后,FN3合金仍保持着良好的强度和塑韧性。通过分析FN3合金高温长时时效和持久前后微观组织的演变规律,进一步验证了FN3合金在650～725℃具有较好的组织稳定性,可以满足超超临界燃煤电站关键高温部件的使用要求。     

1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢硼砂盐浴渗铬性能研究

文章通过硼砂熔盐对1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢进行盐浴渗铬处理,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和显微硬度计对1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢盐浴渗铬后渗层的深度、组织结构以及硬度进行分析,利用摩擦磨损试验、高温长时氧化试验和电化学等方法测试渗铬层的摩擦性能、高温抗氧化性能以及耐蚀性能。结果表明,1Cr11MoNiW1VNbN不锈钢经硼砂盐浴1 035℃×3 h渗铬处理后,获得最外层白亮层Cr_(23)C_6,约3μm,局部次外层产生Fe-Cr固溶体,局部渗层总厚度达10μm。白亮层硬度达1 690 HV。结果还表明渗层的存在提高了材料的摩擦磨损性能、高温抗氧化性能以及耐蚀性能,可提高1Cr11MoNiW1VNbN材料螺栓抗咬死性能。     

蒸汽侧氧化膜对超临界机组T92钢管壁温的影响

通过建立T92钢受热管及其蒸汽侧氧化膜的数值分析模型,定量分析了不同厚度氧化膜对T92钢受热管壁温的影响,并在此基础上得出了不同受热条件下导致T92钢管超温运行的氧化膜的临界厚度值.结果表明:随着氧化膜厚度的增加,管壁平均温度和平均温度升高幅度均呈近似线性增加;且管内壁温度越高、管外热流密度越大,氧化膜的临界厚度值越小.因此,当T92钢应用于高温受热面时,需综合考虑壁面热负荷和管内壁温度对氧化膜临界厚度的影响.     

长期服役后高中压转子30Cr1Mo1V钢的性能研究

通过室温拉伸、高温拉伸和冲击等试验研究了经过长期服役后的高中压转子30Cr1Mo1V钢不同位置的性能变化,并分析了转子强度和韧性变化的原因.结果表明：转子服役温度高的部位碳化物的形貌、分布和大小均发生变化,贝氏体和铁素体中的碳化物析出、聚集或长大,而原奥氏体晶界和贝氏体与铁素体边界处碳化物析出增多,碳化物颗粒变得粗大;不同位置的拉伸性能差别不大,服役温度最高位置的拉伸强度最低,冲击韧性下降;不同部位总冲击能量的降低主要表现为裂纹形成能的降低,而裂纹扩展能区别很小;高中压转子30Cr1Mo1V钢服役时高温位置的韧脆性转变温度（FATT50）比低温位置明显升高.