700℃超超临界锅炉用镍基合金管材的研究进展

高性能锅炉用管材的开发及应用是700℃超超临界火电机组的核心技术,重点介绍了国外700℃超超临界火电机组锅炉用镍基合金管材的研究现状和成果,为国内该领域的技术发展提供参考。     

700℃先进超超临界机组末级过热器用新型镍铁基高温合金的组织与性能

研究了700℃先进超超临界(A-USC)机组末级过热器用新型镍铁基HT700T高温合金的组织和性能。结果表明:HT700T合金为析出强化型合金,在750℃的组织稳定性较好;合金在750℃时的屈服强度为598 MPa,且热暴露3 000 h后其屈服强度仍约为400 MPa;合金在750℃/105h的持久强度为103 MPa;在750℃热暴露104h后,室温冲击功为50 J·cm-2,较热暴露前的略有下降;合金的750℃抗蒸汽氧化性能达到完全抗氧化级,在750℃/2×105h模拟烟灰/烟气条件下的金属腐蚀深度约为0.2 mm; HT700T合金的综合性能基本满足700℃A-USC机组末级过热器的服役性能要求,其工业试制锅炉管已在试验平台上正常运行超过15 000 h。     

700℃超超临界机组大型高温合金铸件制造技术现状及可行性分析

对700℃超超临界机组汽轮机用大型高温合金铸件的制造进行研究,通过对国内外研究现状、国内生产设备情况及生产过程中可能遇到的问题等因素的综合分析,认为采用In 625合金通过电炉+钢包精炼炉VOD冶炼、砂型铸造及拼焊成形是现阶段我国生产大型镍基合金铸件较为可行的方法。     

蒸汽温度700℃超超临界锅炉受热面选材研究

报道了蒸汽温度700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面部件的材料性能,分析了12Cr1Mo VG,T23,T24,T91,T92,T122,VM12 SHC,TP347H,TP347HFG,Super304H,TP310HCb N,Sanicro25,HR6W,617Mod和740H管子制造700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面的适用温度范围,提出了700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面选材建议。     

700℃长时时效对LF2合金组织和高温拉伸性能的影响

研究了700℃长时时效对LF2合金组织及其高温拉伸性能的影响。结果表明:合金在700℃长时时效后存在γ′相、MC相、Laves相和σ相;γ′相呈小圆球状弥散分布于晶内,MC相和Laves相未聚集长大,σ相大量析出;MC相和Laves相对合金高温强度的影响很小;γ′相是使合金具有良好高温强度的重要析出相;σ相的大量析出是合金高温屈服强度下降的主要原因。     

超超临界锅炉用E911钢管的显微组织

对德国Vallourec&Mannesmann公司生产的15 9mm× 2 7mm的E911钢管进行了力学性能、显微组织分析 ,并对供货状态的E911钢管进行了时效处理和时效后的显微组织测定。试验结果表明 ,E911钢管的常温性能、高温性能都比T91要好得多 ,完全可以代替TP30 4H、TP32 1H和TP347H不锈钢管 ,可解决异种钢焊接问题 ,并可降低锅炉的制造成本。     

700℃超超临界转子用617基合金镦粗工艺研究

对617基合金覫375 mm吨级电渣锭镦粗工艺开展研究,通过对铸态试料进行高温拉伸、Gleeble压缩,以及对覫60 mm×100 mm试样进行等比例锭模拟镦粗等试验,对617基合金的高温强度及塑性、锻造完整性、流变状况及动态再结晶行为等进行分析,确定617基合金开坯锻造温度区间应为950~1 180℃,变形速率应为0.01~0.1 s-1。通过包覆保温棉解决了617基合金可锻温区狭窄的问题,通过数值模拟预测覫375 mm电渣锭在1 180℃出炉镦粗时所需最大压机吨位约为3 000 t,并在实际生产中得到验证。通过试验证明模拟镦粗件进行1 180℃×2 h再结晶热处理能够得到较均匀的等轴晶组织,有利于下一火次的锻造工艺。试验结果表明,实际操作中需要多火次镦拔才能实现617基合金微观组织的均匀化。     

超超临界汽轮机用耐热钢热处理工艺的优化

采用正交试验方法研究了超超临界汽轮机用耐热钢ZGlCr10MoWvNbN的热处理工艺，分析了正火温度、保温时间和回火温度三个主要因素对该钢组织和性能的影响规律，对其热处理工艺进行了优化。结果表明：在1100℃保温5h后空冷正火处理，然后670℃保温5h回火后随炉冷到300℃以下出炉空冷，其综合力学性能最佳。     

长期时效镍基高温合金的组织与力学性能

对经过标准热处理Inconel751合金,在700℃和850℃进行长时间的时效处理,测试常温和高温下合金的力学性能,对组织和断口进行观察.结果表明,在700℃时效时,合金的硬度、冲击和室温/高温拉伸强度较为稳定,合金的塑性在整个时效过程中无明显变化;在850℃时效初期,合金硬度和室温/高温拉伸强度明显降低,塑性有所升高,500 h～1 000 h基本保持稳定;在整个时效过程中室温冲击吸收功迅速增加,表现出较强的塑性.在730℃/430 MPa条件下持久寿命呈明显下降趋势.对各性能测试断口观察发现,700℃时效合金主要以沿晶断裂方式为主,经850℃时效后的试样断口分布有一定的韧窝.     

Super304H钢700℃时效后组织和韧性的变化

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和冲击试验机等研究了Super304H钢在700℃时效过程中的组织和韧性变化。结果表明:Super304H钢在时效过程中析出了M23C6碳化物,其析出量在时效初期快速增加,一定时间后析出量趋于稳定,M23C6主要在晶界上呈链状分布,随时间延长尺寸很快长大;M23C6的沿晶析出引起了Super304H钢的时效脆化,且M23C6析出量越多钢的时效脆化程度越大。     

T91钢管在600℃长期时效后的组织及力学性能

采用光学显微镜、透射电镜、拉伸试验机与冲击试验机等,研究了T91钢管在600℃时效不同时间(0,3 000,5 000,8 000h)后的组织及力学性能。结果表明:T91钢管在600℃时效前后的组织均为回火马氏体,晶粒尺寸变化不明显;时效3 000,5 000,8 000h后,室温抗拉强度和屈服强度的变化不大,但塑性和韧性有所降低;时效5 000h后的析出相与时效前的相同,主要为M23C6型碳化物和MX型碳氮化物,时效8 000h左右后有新相(Laves相)析出。     

固溶及时效温度对TC18 组织性能的影响

固溶及时效处理是实现钛合金强化的关键工艺,文中采用不同的固溶及时效温度对TC18钛合金进行了强化处理,对处理后合金的显微组织和性能进行了对比分析。在固溶过程中,随着温度的升高,亚稳β相生成量增加,使得后续时效过程的次生α相析出量增加,从而提高了合金强度,但塑性降低;在时效过程中,随着温度的升高,初生α相晶粒长大,次生α相析出量减少,合金强化效果降低而塑性提高。通过控制固溶及时效温度,调整初生α相与次生α相之间的数量及尺寸关系,可以达到调整合金性能的目的。     

超超临界火电机组用铁素体耐热钢的研究现状

高铬铁素体系耐热钢是超超临界火力发电机组用的关键材料,对其近年来的技术发展进行了综述,着重介绍了钢中合金元素钨、钴强化作用的研究成果,并指出了今后的发展方向。     

超超临界机组高压筒形缸结构高温蠕变研究

对东方汽轮机超超临界135 MW等级一次再热机组高压筒形缸的高温蠕变特性进行了研究,利用ABAQUS软件建立了三维有限元模型,进行了稳态温度场、应力场和20万h蠕变等效应力、应变计算,分析了汽缸、红套环的蠕变强度,以及紧固件蠕变松弛对结构密封性的影响。结果表明：稳态工况下,红套环样式的筒形缸整体应力水平低于材料工作温度下的屈服强度;20万h缸体关键位置的蠕变强度合格;高温蠕变引起红套环紧力下降,10万h内汽缸中分面密封性满足设计要求。     

650℃一次再热超超临界燃煤发电机组设计优化

针对650℃一次再热超超临界燃煤发电机组热力系统抽汽过热度较高、空气预热器换热温差较大的问题,在650℃基准机组基础上提出加装2级前置式蒸汽冷却器(Outside steam coolers,OSCs)(方案1)和采用前置式空气预热器+OSCs(方案2)进行性能对比研究。通过Ebsilon建模,采用单耗分析法对比了650℃一次再热机组在变工况下的能耗分布情况。结果表明:650℃一次再热机组发电煤耗比600℃二次再热机组降低10.67g·(kW·h)^-1,比700℃一次再热机组高9.77g·(kW·h)^-1(100%THA),节煤效果显著。650℃一次再热不同优化方案中,方案2在各工况下性能均优于方案1和基准机组,方案2发电煤耗246.71g·(kW·h)^-1(100%THA),比方案1降低1.99g·(kW·h)^-1,比基准机组降低3.32g·(kW·h)^-1,在低负荷下仍具有良好的节煤效果。     

超超临界汽轮机转子系统稳定性分析及试验研究

从有限元法出发,把转子和不转动的轴承-基础系统作为一个耦合的整体处理,开发了能够计入汽流激振的计算程序。通过带有迷宫式密封的超超临界汽轮机转子系统模拟试验台测试的临界转速与有限元分析结果的比较,验证了算法所用数学模型的正确性。然后,利用该程序对模拟试验台进行了转子系统稳定性分析,分析结果表明汽流激振对转子系统稳定性有较大影响。     

SUS304不锈钢超薄片脉冲激光焊接工艺及接头的显微组织和力学性能

在不同激光功率(140～420 W)和焊接速度(10～30 mm·s~(-1))(即不同热输入)下对SUS304不锈钢超薄片(厚度0.2mm)进行脉冲激光搭接焊,研究了热输入对焊缝成形的影响,并分析了最优成形接头的显微组织和力学性能。结果表明:当热输入在9～20J·mm~(-1)时可获得成形良好的焊缝,其中在激光功率320 W、焊接速度20mm·s~(-1)(热输入16J·mm~(-1))条件下的成形性能最优;最优成形接头焊缝中心为等轴晶组织,熔合线处为细小柱状晶组织,近熔合线的焊缝中形成了胞状树枝晶;最优成形接头熔合线处的硬度最高,其次为焊缝区;不同激光功率和焊接速度所得接头均在热影响区发生断裂,最优成形接头的抗拉强度最高,达到790.1MPa,接近于母材的,其拉伸断裂方式为韧性断裂。     

Mg-1．5Mn-1．5Y-3Sn合金显微组织及力学性能研究

采用挤压结合固溶时效方法,对铸态Mg-1．5Mn-1．5Y-3Sn合金进行了处理。利用扫描电镜、X射线衍射仪及显微硬度计等,研究该本合金在不同的热处理工艺下的显微组织及力学性能。试验结果表明,在铸态下,本合金的显微组织由α-Mg基体、大量颗粒状的第二相Mg2Sn、少量的针状YMg—Sn相组成。经过挤压和固溶后,微观组织中出现纤维状条纹,获得最佳力学性能的时效时间是66h（〈180℃）。拉伸试验表明,最大延伸率8为7％,抗拉强度约为230MPa。断口分析发现,合金的断裂方式主要为准解理断裂。     

一种新型铝锰合金的热压缩流变行为及热加工图

采用Gleeble-3500型热模拟试验机对一种新型铝锰合金进行了应变速率为0.01~10s-1、变形温度为350~550℃的等温热压缩试验,研究了它的热压缩流变行为;基于动态材料模型获得了该合金的热加工图,并研究了其显微组织与变形温度、应变速率之间的关系。结果表明:试验合金的热压缩流变行为可用双曲正弦模型来描述,其激活能为194.757kJ·mol-1;结合热加工图和显微组织得到的试验合金适宜的加工温度和应变速率分别为500~550℃和0.1s-1;在高Z条件下的亚晶为拉长的变形组织,在低Z条件下则形成了低位错密度的完整亚晶结构。     

一种锰镍钼硼合金系埋弧焊丝焊接低碳贝氏体钢接头的组织及性能

用自行设计的锰镍钼硼合金系焊丝对低碳贝氏体钢进行双面焊;利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸和冲击试验机以及显微硬度计等研究了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝和热影响区显微组织都主要是针状铁素体和粒状贝氏体;HAZ区组织粗大,存在软化问题;在较小的焊接线热输入条件下,焊接接头强韧性匹配较好,抗拉强度为803.63 MPa,焊缝和热影响区冲击韧性分别为193J和232J。