循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統(tǒng)用新型奧氏體耐熱鋼應(yīng)用試驗(yàn)研究.pdf

1、新建工廠設(shè)備高溫結(jié)構(gòu)件的壽命和現(xiàn)役工業(yè)裝置殘余壽命評(píng)估是生產(chǎn)廠家所關(guān)心的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。進(jìn)行高溫壽命預(yù)測(cè)評(píng)估需研究暫態(tài)氧化與轉(zhuǎn)化為穩(wěn)態(tài)氧化的行為及穩(wěn)態(tài)氧化膜的生長(zhǎng)速度規(guī)律，分析合金基體成膜元素的貧化行為，為此采用恒溫氧化確定氧化遵從的時(shí)間定律和氧化速度常數(shù)，這類問(wèn)題稱為氧化動(dòng)力學(xué)；而合金中成膜元素在膜下界面區(qū)的貧化直接影響到保護(hù)性氧化的持久穩(wěn)定性和自愈能力。另一個(gè)問(wèn)題是煤燃燒與綜合利用中的高溫氧化，其中循環(huán)流化床(CFB)電站鍋爐燃燒系統(tǒng)或流

2、化床垃圾焚燒爐燃燒系統(tǒng)中沖蝕及高溫氧化尤其受到關(guān)注。 本文對(duì)CFB電站鍋爐燃燒系統(tǒng)高溫構(gòu)件用材353MA合金(0.05C-35Ni-25Cr-N-Ce)進(jìn)行了高溫氧化動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和動(dòng)力學(xué)理論計(jì)算，分析了氧化膜的變化，利用TEM和相關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置研究了顯微組織變化對(duì)合金力學(xué)性質(zhì)及抗氧化性的影響，并對(duì)合金的高溫壽命和服役可靠性進(jìn)行了預(yù)測(cè)評(píng)估。 結(jié)果表明，353MA合金在高溫下具有選擇性氧化特征，合金元素Cr優(yōu)先進(jìn)行選擇性氧化，

3、形成均勻致密Cr2O3氧化膜，具有保護(hù)性。其機(jī)理是基體中Cr3+向外表面擴(kuò)散，O2-從外向表面擴(kuò)散，形成氧化膜并隨時(shí)間增厚。合金在900、1100和1200℃氧化動(dòng)力學(xué)呈拋物線規(guī)律，溫度不同拋物線形態(tài)不同，氧化機(jī)制可能有所轉(zhuǎn)變。通過(guò)各種途徑獲得的熱力學(xué)參數(shù)和Arrhennius參數(shù)，根據(jù)Arrhennius方程理論計(jì)算出氧化速率常數(shù)Kn，兩者比較一致。 本文采用XRD分析氧化膜組成，低溫時(shí)主要是Cr2O3，并含有少量的NiO·C

4、r2O4和FeO·Cr2O3，高溫時(shí)Cr2O3和CrO3并存；利用(△m2)-t曲線求出353MA合金氧化反應(yīng)速率常數(shù)KP1，KP2，并與Cr2O3膜生長(zhǎng)速率常數(shù)K比較，表明該合金高溫氧化主要受Cr2O3膜的生長(zhǎng)過(guò)程控制，這與熱力學(xué)分析結(jié)果一致。采用TEM研究了高溫氧化過(guò)程折出的二次碳化物Cr23C6和Cr6C，時(shí)效折出的二次碳化物能夠補(bǔ)償氧化貧Cr引起的硬度下降，并能阻止晶界滑移，有利于抗蠕變斷裂；但過(guò)量的折出將對(duì)抗氧化性不利。