一種700℃以上等級(jí)超超臨界電站鍋爐用奧氏體耐熱鋼的研究.pdf

1、為了應(yīng)對(duì)全球能源需求增長(zhǎng)以及化石燃料燃燒所引起的氣候變化問題，我們必須提高火力發(fā)電的效率，減少煤耗和CO2排放。提升火電機(jī)組效率，必須提高鍋爐的蒸汽溫度和壓力，因此對(duì)關(guān)鍵機(jī)組材料的高溫強(qiáng)度、抗高溫氧化能力和加工性能提出了更為苛刻的要求。奧氏體耐熱鋼具有高溫強(qiáng)度高，微觀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，很有潛力成為超700℃火電機(jī)組用高溫材料。
　　本文采用JMatPro軟件模擬以 Sanicro25為基礎(chǔ)成分的奧氏體耐熱鋼的平衡相圖，研究C、Cr、

2、Ni和W等元素對(duì)奧氏體耐熱鋼中常見的MX、M23C6、Laves和Z相等析出相的析出溫度和析出量的影響，為奧氏體耐熱鋼的析出相調(diào)控研究提供理論數(shù)據(jù)。
　　分別對(duì)C元素以及C、Cr、Ni和W四種元素進(jìn)行含量調(diào)控，研究成分微調(diào)對(duì)試驗(yàn)奧氏體耐熱鋼析出相的影響。只減少C的含量，無(wú)法消除粗大MX相，同時(shí)析出了粗大條棒狀的Z相，晶界連續(xù)分布的析出相由M23C6變?yōu)長(zhǎng)aves，抗高溫蠕變性能降低。同時(shí)調(diào)控C、Cr、Ni和W四種元素，雖然沒有消除

3、粗大MX相，但沒有析出M23C6并且Laves相析出減少，蠕變過程也析出了更多細(xì)小MX相和Z相，提高了抗高溫蠕變性能。
　　研究 Al含量為2.5wt.%的氧化鋁保護(hù)膜自發(fā)形成奧氏體鋼（AFA鋼），發(fā)現(xiàn)在750℃/150MPa的參數(shù)下蠕變有 L12型 Ni3Al析出。利用OM、SEM和TEM分別對(duì)含N和不含N的AFA鋼進(jìn)行微觀組織分析和表征，蠕變測(cè)試結(jié)果顯示含N的AFA鋼抗高溫蠕變性能優(yōu)于不含N的AFA鋼。采用熱機(jī)械處理工藝制備A

4、FA鋼，一定程度上改善了AFA鋼的組織和抗高溫蠕變性能。
　　在AFA鋼中加入Ti，研究Ti元素對(duì)AFA鋼析出相及其高溫力學(xué)行為的影響。結(jié)果表明，Ti元素的加入可以有效增加L12型Ni3(Al,Ti)的析出量，從而提高耐熱鋼的抗高溫蠕變性能。加入Ti的同時(shí)增加C的含量，蠕變過程中還可析出細(xì)小的MX相，試驗(yàn)鋼的抗高溫蠕變性能進(jìn)一步提高。
　　對(duì)各試驗(yàn)鋼進(jìn)行750℃空氣氧化實(shí)驗(yàn)，利用SEM觀察各試驗(yàn)鋼氧化膜表面和橫截面形貌，剖析