新型奥氏体耐热钢SP2215的开发与研究

通过设计合理化学成分,采用常规高压锅炉用耐热钢管管坯生产工艺,成功生产出新型奥氏体耐热钢SP2215管坯。相比耐热钢HR3C,SP2215合金元素含量低,生产成本相对较低,具有更优秀的热塑性,能更好适应二辊斜轧穿孔工艺;SP2215在650℃、700℃下的高温持久强度显著优于HR3C,高温抗蒸汽氧化腐蚀和焊接性能方面与之相当。因此,SP2215的综合性能明显优于HR3C,可作为620～650℃超超临界电站锅炉用不锈耐热钢材料。     

Zr-1Nb-xFe合金在模拟LOCA下的高温蒸汽氧化行为

为探究Fe对核燃料包壳锆合金抗高温蒸汽氧化性能的影响,利用配置蒸汽发生器的同步热分析仪模拟失水事故(LOCA)下的高温蒸汽氧化环境,对Zr-1Nb-xFe(x=0、0.05、0.2、0.4,质量分数,%)合金进行了800～1200℃下恒温3600 s的高温蒸汽氧化行为研究。采用金相显微镜、Vickers硬度仪观察分析了氧化前后样品横截面的显微组织和硬度。结果表明,在800～1100℃蒸汽中氧化时,添加Fe使Zr-1Nb合金的抗高温蒸汽氧化性能变差,且影响复杂,不随Fe含量的增加呈单一变化规律;在1200℃蒸汽中氧化时,添加Fe对Zr-1Nb合金的抗高温蒸汽氧化性能影响甚微;随氧化温度升高,4种合金的氧化动力学规律发生变化,总体由抛物线→直线规律转变,还会发生多次转折,这与锆合金基体的α?β和氧化膜的单斜(m)?四方(t)相变过程密切相关。     

Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化动力学及微观机理研究

Cr涂层锆合金包壳具备抗高温蒸汽氧化性能优异、耐腐蚀和耐磨蚀性能良好、工程应用难度较小等特点,成为最具前景的近期型事故容错燃料候选材料之一。本工作以Zr-1Nb合金管为基体材料,采用磁控溅射工艺制备均匀致密Cr涂层,涂层厚度范围12～15μm。通过同步综合热分析仪开展双面高温蒸汽氧化试验,氧化温度为1000、1100和1200℃,氧化时间为300～5000s,系统研究反应堆事故工况下Cr涂层锆合金包壳高温蒸汽氧化行为。采用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪表征高温氧化产物膜微观形貌特征、氧化层厚度、元素分布以及物相组成等,建立Cr涂层氧化动力学模型,探讨高温氧化机理。研究表明,高温蒸汽环境中,Cr涂层锆合金包壳外壁形成致密Cr2O3层,有效阻止O元素扩散至Zr合金基体,从而提升复合包壳的耐高温性能。其次,Cr涂层高温蒸汽氧化动力学曲线遵循抛物线规律,氧化速率常数比锆合金低大约2个数量级,显著提升锆合金包壳抗高温蒸汽氧化性能。     

电站锅炉不锈钢管氧化皮检测技术

电站锅炉不锈钢管内壁由于蒸汽氧化容易产生氧化皮,剥落的氧化皮会堵塞管道,严重时甚至造成堵塞爆管。为了降低事故,减少损失,开展对电站锅炉不锈钢管氧化皮的检测就极为重要。基于磁性检测技术,提出了不锈钢管氧化皮检测方法,研制了检测仪器,并在现场进行了大量应用。实践表明,该仪器具有携带方便、检测快捷和灵敏度高等优点,可较好地满足电站锅炉不锈钢管氧化皮检测的要求。     

超临界锅炉用材料的高温腐蚀研究进展

合金材料的耐高温腐蚀性能研究在先进超临界火电机组的发展中占有相当重要的地位,随着锅炉参数的提高,高温腐蚀逐渐成为合金材料使用寿命的主要制约因素。从三种主要的超临界锅炉合金材料出发(铁素体耐热钢、奥氏体耐热钢以及镍基高温合金),综述了常用的锅炉用高温合金材料及其高温腐蚀研究,包括在不同环境中的腐蚀,如SO_2气氛、KCl蒸汽、Na_2SO_4盐膜以及NaCl盐膜对高温腐蚀的影响;合金元素以及锅炉温度对高温腐蚀的影响。通过对腐蚀产物形貌、结构及元素分布的总结,对已有的研究成果进行了分析比较,发现大多数合金的腐蚀产物出现了分层现象,并且腐蚀过程中氧化-硫化过程交替进行,导致S元素的侵入以及腐蚀产物层的松动。讨论了腐蚀过程从萌生到加速腐蚀的历程机理,总结了锅炉不同高温腐蚀类型(焦硫酸盐腐蚀、复合硫酸盐腐蚀及氯化物腐蚀)。最后展望了未来高温腐蚀研究在超临界锅炉领域的发展方向。     

某燃气轮机燃烧室合金高温蒸汽氧化行为研究

采用蒸汽氧化实验与热力学理论计算研究了DD5,K447A,GH3230以及GH3536共计4种燃气轮机用典型高温合金在高温蒸汽中的氧化行为。在1000℃下含10%H₂O的空气中,合金GH3230和K447A氧化增重遵循抛物线氧化规律,合金DD5和GH3536出现失重情况。合金K447A与GH3230表面形成了Cr₂O₃和Al₂O₃为主的氧化产物,其中合金GH3230因Al含量较低而发生内氧化现象。DD5表面发生Al₂O₃氧化膜剥落,而GH3536出现氧化物挥发。结果表明,4种合金的抗蒸汽氧化性能排序为K447>GH3230>DD5>GH3536。     

电站用T22及与T91管高温蒸汽氧化的失效分析

对T22、T91钢锅炉再热器管高温水蒸气氧化失效进行分析;利用能谱分析仪测试分析氧化皮截面合金元素的浓度变化.结果表明:T22、T91钢管在高温蒸汽环境下产生的氧化皮恶化其传热性能,导致管壁有一定的超温现象;氧化皮可分为双层结构,内层为含Cr的保护性氧化膜,外层主要为Fe2O3氧化物,内外层之间存在着大量的细小空洞缺陷;外氧化层有较明显的剥落,剥落的外氧化层聚集在弯头处导致管壁的过热、过烧,从而导致爆管.     

4种先进超超临界电站锅炉用高温合金高温腐蚀性能实验研究

目的研究Haynes 625、Haynes 617、Haynes 120和Inconel 740H四种先进超超临界电站锅炉用高温合金在高温模拟煤灰环境下的腐蚀行为及机理。方法利用XRD、SEM、EDS等分析手段对样品表面腐蚀产物进行微观分析。结果四种高温合金均具备一定的抗高温模拟煤灰腐蚀能力。未涂抹煤灰样品的腐蚀动力学遵循抛物线规律,说明所选高温合金在750℃的高温腐蚀行为主要受离子扩散控制。在涂抹模拟煤灰环境下,材料的氧化增重依次为:Haynes 617Haynes 625Inconel 740HHaynes 120。Haynes 625与Haynes 617腐蚀产物为双层结构的氧化物,氧化内层主要为富Cr氧化膜,氧化外层主要成分为(Ni,Mn)Cr_2O_4;Inconel 740H与Haynes 120表面未见双层结构氧化物。结论氧化物结构与合金中铬元素含量有关,同时与合金中附加元素(如钴元素)的含量和行为有一定联系。四种高温合金抗高温腐蚀性能从大到小依次为:Haynes 120Inconel 740HHaynes 625Haynes 617。与以往研究相比,并未发现腐蚀产物中存在S,表明腐蚀过程中腐蚀产物中的S来自于SO_2气氛,而非煤灰中的硫酸盐。     

700 ℃下Nb对HR3C奥氏体耐热钢蒸汽氧化行为的影响

目的 研究Nb含量对奥氏体耐热钢在水蒸气高温环境下氧化行为的影响。方法 选取两种不同成分的HR3C奥氏体耐热钢,在700℃、25 MPa纯水蒸气环境中进行氧化实验,实验周期为1000 h。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及光学显微镜,比较两种合金的高温氧化动力学结果,并对氧化物的微观形貌和成分以及合金的组织形貌进行观察和分析,探究Nb对HR3C奥氏体耐热钢蒸汽氧化的影响机制。结果 Nb的含量对HR3C奥氏体耐热钢的蒸汽氧化性能产生了显著的影响,HR3C-0#合金的氧化质量增量为0.7746 mg/cm²,显微硬度为258.9HV,HR3C-1#合金的氧化质量增量为1.716 19 mg/cm²,显微硬度为201.4HV,并且两种合金在蒸汽氧化过程中均出现了晶粒细化。结论 当Nb的含量在相对较低范围时,HR3C奥氏体耐热钢表现出良好的抗蒸汽氧化性能及较高的硬度;当合金中Nb的含量过高时,会恶化合金的抗蒸汽氧化性能以及显微硬度,样品表面生成了大量非保护性的岛状Fe2O3,并且伴随着组织结构发生晶粒细化的现象。     

蒸汽量对T91钢高温氧化动力学的影响

利用热分析天平连续称重法对T91钢的高温蒸气氧化动力学进行研究。结果发现:不同蒸汽量时,T91钢在550～600℃的氧化动力学曲线的抛物线规律不变,腐蚀量的差异可忽略;650～680℃的氧化动力学曲线在氧化初期完全吻合,氧化进入慢速阶段后,蒸汽量大时曲线仍遵守抛物线规律,蒸汽量小到200 mL.h-1左右时遵守直线规律;750℃的慢速氧化阶段动力学曲线均为直线规律,此时氧化量随蒸汽量的增加而增加。另外,T91钢在空气中的抗氧化性比在蒸汽中的好。     

核电站主回路大厚度不锈钢管道的焊接

简要介绍了核电站主回路大厚度不锈钢管道的焊接工艺,在核电站建设中,接触高温强腐蚀或化学强腐蚀介质的管道常用奥氏体不锈钢制造。核电站主回路中的介质含有高放射性物质,焊接质量的好坏将直接影响到机组的安全运行。     

高Cr铁素体耐热钢中的Z相

高Cr铁素体耐热钢是广泛应用于电厂恶劣环境下的新型钢种,在长期服役后的高Cr铁素体耐热钢中发现了Z相。综述了Z相的基本特性和T91、T92、T122钢3种典型的高Cr铁素体耐热钢中Z相的研究进展,概述了Z相对材料性能影响的微观机理,并对未来研究的重点进行了展望。     

日本电站锅炉用奥氏体不锈钢管及合金管的发展

日本为提高发电效率，电站锅炉蒸气条件已由超临界压向超超临界压发展，为满足需要，在现有奥氏体不锈钢管的基础上，改进和新研制出奥氏体不锈钢管及其合金管以及合会复合管。     

电站锅炉管用T91钢研究现状

电站锅炉管用Ｔ９１钢具有优良的物理与机械综合性能,良好的耐蚀性、焊接性和热加工性能。参考国内外相关文献,对Ｔ９１钢组织性能的研究情况作了较为全面的介绍,对Ｔ９１钢的强化机制及热变形行为规律等方面的研究现状也进行了较详细的分析。     

不锈钢管喷丸加工后的耐水蒸气氧化特性

火力发电锅炉过热器和再热器使用的SUS321HTB等18—8系不锈钢管内表面易生成氧化铁皮。对钢管的内表面施行喷丸加工处理，可有效地抑制氧化铁皮的生成。     

核电站波动管对接焊缝微裂纹分析

针对核电站复合钢波动管对接焊缝所出现的裂纹,从焊接冶金和力学的角度分析了微裂纹的形成.分析指出:奥氏体钢焊缝的导热系数小而线膨胀系数大,凝固过程中收缩量大,波动管的拘束度大,在奥氏体焊缝内形成较大的拉伸力,增加了复合钢波动管焊接的热裂纹敏感性.在波动管焊接施工过程中应采取有效措施防止热裂纹的产生.     

矿用气动液压泵站的研制

针对矿山行业缺少气动便携式液压泵站,研制了矿用气动液压泵站,用于矿用支护破拆工具的动力源。介绍了该泵站工作原理和传动设计等内容。该泵站具有超高压、易操控特性,可广泛应用于诸如煤矿等有防爆要求的液压工具用超高压动力源。     

T91与12Cr1MoV异种钢的焊接工

针对在电站安装及电厂检修中常遇到的T91与12Cr1MoV异种钢接头的焊接问题,提出了采用低匹配原则的全钨极氩弧焊的焊接工艺.实践证明,采用这种工艺进行焊接,可以获得优良的焊缝,能够保证设备的安全运行.     

电流互感器腐蚀失效原因

采用化学成分分析、金相显微镜、扫描电镜和X光衍射仪等手段对某变电站电流互感器0Cr18Ni9奥氏体不锈钢膨胀节失效事故、膨胀节泄漏孔及其它部位材质进行了分析,并研究了导致0Cr18Ni9奥氏体不锈钢材料膨胀节泄漏原因.结果表明,此次电站电流互感器失效原因为外部环境对不锈钢产生的点状电化学腐蚀引起的,膨胀节表面状态的不连续性及外部环境潮湿,环境介质中含有S、Cl等元素成分是造成点腐蚀的主要原因.