發(fā)布時(shí)間：2020-08-07 07:04

【摘要】：隨著大容量發(fā)電機(jī)組的發(fā)展,對(duì)高參數(shù)鍋爐用鋼的性能要求更高,其中Super304H、HR3C兩種鋼在常溫力學(xué)性、高溫理化性、經(jīng)濟(jì)性等綜合方面優(yōu)良,符合超(超)臨界鍋爐管道的使用要求,成為高參數(shù)鍋爐管道主要關(guān)鍵高溫部件(水冷壁、過熱器、再熱器)的候選材料�，F(xiàn)有的關(guān)于高參數(shù)發(fā)電機(jī)組鍋爐管的研究報(bào)道主要是研究合金材料力學(xué)性能及組織結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)與分析,對(duì)合金在電廠實(shí)際運(yùn)行的高硫和煤灰環(huán)境的耐蝕性研究報(bào)道有限。本文在貼近爐管煙氣側(cè)工況的模擬環(huán)境中對(duì)Super304H和HR3C兩種耐熱合金在650、700℃下SO_2和煤灰環(huán)境中協(xié)同作用的腐蝕行為問題進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)采用的涂覆煤灰取自X、Y兩個(gè)電廠的現(xiàn)場(chǎng)煤灰及實(shí)驗(yàn)室合成煤灰,模擬煙氣中SO_2含量分別為0.15%、0.3%。通過XRD、SEM、EDS等設(shè)備儀器進(jìn)行產(chǎn)物形貌、成分及物相的相關(guān)測(cè)試分析,研究Super304H和HR3C兩種奧氏體鋼的腐蝕行為同煤灰、煙氣和溫度等因素對(duì)其耐腐蝕性能進(jìn)行比較,探討合金材料的腐蝕機(jī)理。在650、700℃下SO_2/煤灰協(xié)同作用時(shí),Super304H和HR3C兩種合金的腐蝕過程相類似,初期在合金-硫-氧體系中生成氧化物、硫化物,動(dòng)力學(xué)曲線呈上升趨勢(shì);隨著腐蝕進(jìn)行,煤灰中硫酸鹽與金屬氧化物生成熔融態(tài)復(fù)合硫酸鹽,使產(chǎn)物層破壞、剝落引起動(dòng)力學(xué)曲線的下降。在同樣的腐蝕工況下,HR3C鋼抗高溫SO_2/硫酸鹽煤灰的腐蝕能力高于Super304H鋼。HR3C合金于氣氛/X煤灰和氣氛/Y煤灰環(huán)境中腐蝕輕微,耐蝕性良好;HR3C鋼的Cr(25%)含量較高,在SO_2/現(xiàn)場(chǎng)灰(X煤灰、Y煤灰)中腐蝕產(chǎn)物主要為Cr_2O_3和Fe_2O_3,在合成煤灰中生成了Fe_2O_3和Cr_2O_3以及尖晶石類化合物(NiFe_2O_4、CrFe_2O_4)和硫酸鹽類化合物Fe_2(SO_4)_3;合金于650℃,0.15%SO_2下在三種煤灰環(huán)境中腐蝕生成量較少,產(chǎn)物層均較薄,隨溫度和SO_2含量的增加HR3C合金在Y煤灰的產(chǎn)物層較X煤灰的有所加厚,在合成煤灰環(huán)境中出現(xiàn)產(chǎn)物明顯剝落。Super304H鋼中Cr含量18%,在650℃下SO_2/X煤灰中腐蝕產(chǎn)物則以Fe_2O_3、Fe_3O_4為主,升高溫度產(chǎn)物主要為Fe_2O_3、(Cr,Fe)_2O_3;合金在650℃、700℃下SO_2/Y煤灰腐蝕后主要生成Fe_2O_3、Cr_2O_3、FeS以及尖晶石化合物(CuFe_2O_4、NiFe_2O_4、NiCr_2O_4);合金在合成煤灰中除鐵、鉻的氧化物和硫化物外還生成硫酸鹽(Fe_2(SO_4)_3)。兩種合金材料在現(xiàn)場(chǎng)煤灰腐蝕后試樣還殘留SiO_2和Al_2O_3。當(dāng)SO_2含量由0.15%增加到0.3%后,合金的腐蝕產(chǎn)物中Fe的氧化物增加,Cr的氧化物減少。Super304H鋼于X煤灰環(huán)境下耐腐蝕性良好;在Y煤灰中腐蝕產(chǎn)物層明顯增厚且分層,有部分產(chǎn)物脫落;在合成煤灰中腐蝕加重,產(chǎn)物嚴(yán)重脫落,并且SO_2含量的增加對(duì)低Cr的Super304H鋼熱腐蝕影響更明顯,相同環(huán)境中溫度從650℃升到700℃,試樣單位面積損失量上升了2~3倍。本實(shí)驗(yàn)中三種煤灰中堿性硫酸鹽含量從X煤灰、Y煤灰、合成煤灰依次升高,由于煤灰中Na_2SO_3、K_2SO_3含量增加導(dǎo)致合金抗硫酸鹽型熱腐蝕能力降低。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Super304H和HR3C兩種鋼在測(cè)試環(huán)境中的耐腐蝕性均是氣氛/X煤灰優(yōu)于氣氛/Y煤灰優(yōu)于氣氛/合成灰。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM621.2;TG178
【圖文】：

究背景項(xiàng)目研究的意義著我國(guó)人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)。近年來(lái)，國(guó)術(shù)快速發(fā)展。如圖 1-1 所示我國(guó)電力的結(jié)構(gòu)，截至 2015 年底，我國(guó)電量達(dá) 14.3 億千瓦，煤電裝機(jī)占比高達(dá) 60%，自然資源儲(chǔ)備和國(guó)情決定燃煤發(fā)電機(jī)組為主要電力能源，雖然水電、風(fēng)電和核電等清潔型能源快但預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)電源結(jié)構(gòu)中的火電比例仍將高達(dá) 55.9%，并且中球 600℃的超（超）臨界高參數(shù)燃煤發(fā)電機(jī)組運(yùn)行最多的國(guó)家[1]。電力的主要形式，電力的需求巨大，同時(shí)，由于環(huán)境的惡化促使人們更加注護(hù)，要求減少灰塵顆粒污染物及 SOx、NOx和 CO2等氣體的排放量[1, 2發(fā)展大容量、高參數(shù)、高效率的超超臨界（USC）發(fā)電技術(shù)，降低火電煤耗，通過提高蒸汽的溫度可以獲得更高的效率，已成為我國(guó)電力裝備向[3]。

南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第計(jì)、制造、建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)等技術(shù)，已在建的超（超）臨界發(fā)電技術(shù)示高參數(shù)單機(jī)容量、蒸汽參數(shù)、環(huán)保措施等技術(shù)均達(dá)到了世界先進(jìn)水平[7]我國(guó)于 2010 年 7 月組織成立了“國(guó)家 700℃超超臨界燃煤發(fā)電技盟”[8]。目前國(guó)內(nèi)已建成 29Mpa/605℃/623℃超（超）臨界機(jī)組[9]。在 2動(dòng)了 700℃先進(jìn)的超超臨界機(jī)組的研發(fā)計(jì)劃[10]，此計(jì)劃啟動(dòng)的時(shí)間相對(duì)美等國(guó)家較晚，在材料的基礎(chǔ)研究方面也較為薄弱，目前還處在鍋爐中用材的開發(fā)、篩選、評(píng)估和驗(yàn)證階段，其首要任務(wù)就是研發(fā)和選擇關(guān)鍵熱器、再熱器等）部件的材料[11]。這類部件在煙氣側(cè)容易遭受燃燒顆煙氣的高溫腐蝕以及蒸汽側(cè)遭受高溫水蒸氣氧化，影響力關(guān)鍵部件的使因此，高溫部件材料的研發(fā)和選擇在目前各研發(fā)計(jì)劃中占重要位置。

碩士學(xué)位論文 化學(xué)組成成分的不同，分為鐵質(zhì)（Fe2O3- SiO2- Al2O3）、鋁質(zhì)（SiO2- Al2O3- CaO）等三種，隨鍋爐溫度不同其飛灰廠燃煤中貧煤、褐煤中堿金屬、灰分、S、V 等物質(zhì)含量時(shí)，容易誘發(fā)高溫硫腐蝕[20]。燃煤中的 S、Na、K 及其化的礦物質(zhì)飛灰一起沉積在管道上。沉積物、現(xiàn)場(chǎng)氣氛與管成堿金屬硫酸鹽復(fù)合物，復(fù)合物的熔融態(tài)會(huì)對(duì)承壓部件的低了管道的機(jī)械強(qiáng)度和力學(xué)性能，導(dǎo)致承壓部件損壞[21-2O3的含量和煤中堿性物質(zhì)含量對(duì)過熱器管的腐蝕速率影含量和積灰復(fù)合物中堿成份增加，腐蝕加劇。堿性物質(zhì)和 AlKO6Si2，硫主要來(lái)源于黃鐵礦和硫酸鹽[24]。煤灰沉積Al2O3對(duì)腐蝕速度無(wú)明顯影響[25-27]。煤灰腐蝕研究是高參估的重要內(nèi)容[28]。向火側(cè)煤灰腐蝕示意圖如下：

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 倪進(jìn)飛;洪嘉;劉光明;李茂東;彭昱晨;張民強(qiáng);;45CT和NiCr/Cr_3C_2涂層在模擬煙氣中的熱腐蝕行為[J];表面技術(shù);2018年03期

2 汪元奎;黃麗琴;劉光明;張民強(qiáng);倪進(jìn)飛;李茂東;;Super304H鋼在含1.5%SO_2模擬煙氣中的腐蝕行為研究[J];表面技術(shù);2017年12期

3 黃麗琴;劉光明;張民強(qiáng);黃健航;汪元奎;;Super304H和HR3C奧氏體鋼在模擬鍋爐高硫氣氛中的腐蝕行為[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2017年09期

4 章亞林;毛曉飛;劉光明;劉康生;李華才;;不同Ni、Cr含量鎳基涂層在模擬煙氣中的熱腐蝕行為[J];表面技術(shù);2017年09期

5 裴鋒;劉光明;劉欣;張?jiān)娪?田旭;劉志雷;李多生;;不同濕度的酸性紅壤中Q235鋼-紫銅電偶腐蝕行為研究[J];表面技術(shù);2017年08期

6 李琰;魯金濤;楊珍;朱明;谷月峰;;鍋爐奧氏體不銹鋼在模擬煤灰和高硫煙氣環(huán)境中腐蝕行為的研究[J];動(dòng)力工程學(xué)報(bào);2017年02期

7 劉光明;劉康生;毛曉飛;萬(wàn)中平;黃健航;于明明;汪元奎;;T91鋼在KCl+Na_2SO_4+K_2SO_4熔融鹽中的熱腐蝕行為研究[J];中國(guó)腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào);2017年01期

8 周慧云;洪嘉;黃健航;劉光明;;超臨界鍋爐用材料的高溫腐蝕研究進(jìn)展[J];表面技術(shù);2016年11期

9 趙遠(yuǎn);岳庚新;;700℃超超臨界火力發(fā)電機(jī)組高溫壓力管道用材研究進(jìn)展[J];焊管;2016年09期

10 王崇斌;諸育楓;王煜;徐若雨;秦升;朱更;;700℃超超臨界機(jī)組鍋爐過熱器選材分析[J];發(fā)電設(shè)備;2016年03期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 焦有梅;郭騫擘;;入世后的山西能源工業(yè)發(fā)展對(duì)策研究[A];山西省第七次統(tǒng)計(jì)科學(xué)討論會(huì)論文集[C];2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 任善平;三種奧氏體鋼在模擬氣氛/煤灰環(huán)境中的腐蝕行為研究[D];南昌航空大學(xué);2016年

2 顧威;700℃超超臨界鍋爐過熱器的高溫腐蝕研究[D];華北電力大學(xué);2015年

3 李安娜;超超臨界鋼煙側(cè)腐蝕研究[D];大連理工大學(xué);2013年

4 劉朝暉;火力發(fā)電廠排煙及循環(huán)水余熱利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析[D];重慶大學(xué);2012年

5 賈成潔;Super304H奧氏體不銹鋼高溫時(shí)效后組織結(jié)構(gòu)的變化[D];大連理工大學(xué);2010年

6 寧禮奎;四種鎳基高溫合金的抗熱腐蝕性能研究[D];大連理工大學(xué);2009年

7 高全;燃煤電站鍋爐受熱面結(jié)渣和高溫腐蝕機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2007年

8 張X;煤灰中成分的高溫結(jié)渣特性及機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2783657