【摘要】：隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保的不斷重視,高效節(jié)能的超超臨界機(jī)組正得到廣泛推廣。超超臨界機(jī)組進(jìn)一步提高了運(yùn)行參數(shù),同時(shí)也對(duì)過(guò)熱器管道使用的耐熱鋼提出了更高的要求。耐高溫腐蝕能力是火電機(jī)組選用耐熱鋼的一項(xiàng)重要安全指標(biāo),并且在復(fù)雜的高溫腐蝕環(huán)境下,耐熱鋼還應(yīng)具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度及較長(zhǎng)的使用壽命。T92鋼作為“第三代馬氏體型耐熱鋼”中的代表鋼種,從2006年開(kāi)始便憑借其優(yōu)異的性能與低廉的價(jià)格成為我國(guó)超超臨界機(jī)組過(guò)熱器管道的首選材料。為更好地掌握超超臨界機(jī)組過(guò)熱器管道用T92鋼的高溫腐蝕行為,評(píng)估其剩余壽命,本文選取T92鋼為研究對(duì)象,采用試驗(yàn)研究、理論分析和數(shù)值模擬等方法從煙氣側(cè)高溫腐蝕行為、蒸汽側(cè)高溫腐蝕行為以及高溫腐蝕對(duì)管道壁溫、應(yīng)力和剩余運(yùn)行壽命的影響這三個(gè)方面開(kāi)展研究。1.采用腐蝕增重法及XRD、SEM、EPMA和EDS等分析手段研究了不同應(yīng)力狀態(tài)下的T92鋼在650℃和700℃時(shí)表面涂覆混合硫酸鹽介質(zhì)后的高溫腐蝕行為。結(jié)果表明:溫度對(duì)T92鋼的高溫腐蝕有顯著促進(jìn)作用;應(yīng)力的作用使試樣表面的缺陷得到發(fā)展,加速了基體的腐蝕;表面的腐蝕產(chǎn)物主要是復(fù)合硫酸鹽、Fe_2O_3和鉻酸鹽,并且在高溫的作用下復(fù)合硫酸鹽揮發(fā)劇烈。2.采用SEM和EDS等分析手段研究了不同應(yīng)力狀態(tài)下的T92鋼在600℃和650℃的高溫蒸汽環(huán)境下的腐蝕行為。結(jié)果表明:腐蝕過(guò)程主要是O向基體內(nèi)部擴(kuò)散的過(guò)程;反應(yīng)生成的腐蝕產(chǎn)物主要是Fe、Cr和O形成的氧化物;溫度對(duì)氧化層生長(zhǎng)有顯著的促進(jìn)作用;應(yīng)力的存在促進(jìn)了裂紋的發(fā)展,增加了氧化皮脫落的概率。3.通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬計(jì)算推導(dǎo)了T92鋼氧化層厚度與運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系以及氧化層厚度與管壁溫度和應(yīng)力之間的關(guān)系;計(jì)算出T92鋼的Larson-Miller公式的C值;在Larson-Miller公式、管壁溫度和應(yīng)力變化規(guī)律以及累積蠕變損傷法的基礎(chǔ)上,提出過(guò)熱器管道剩余壽命評(píng)估方法,并對(duì)某電廠T92鋼過(guò)熱器管道進(jìn)行剩余壽命評(píng)估;最后基于氧化皮的脫落特性,計(jì)算出T92鋼氧化皮脫落的臨界溫度變化率,提出運(yùn)行管理建議,從而為優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行和提高使用壽命提供參考依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-2 奧氏體耐熱鋼的發(fā)展歷程奧氏體耐熱鋼硬度和強(qiáng)度比馬氏體耐熱鋼高。由于加入了更多的C、Ni與Mo元素，，基體晶界中存留了較多 Cr 元素，減緩了晶間腐蝕，使得奧氏體耐熱鋼的耐高溫腐蝕性能與抗氧化性高于馬氏體耐熱鋼[17]。隨著機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的不斷提高，鍋爐的高溫受熱面管道需要具有更好的高溫力學(xué)性能、抗高溫氧化性能和耐高溫腐蝕性能，奧氏體鋼得到了廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的超超臨界機(jī)組中常使用的奧氏體耐熱鋼型號(hào)為 TP347HFG、Super304H 和 HR3C。TP347HFG 是由日本住友金屬株式會(huì)社對(duì) TP347H 鋼進(jìn)行了工藝改良（采用了良好的固溶處理的熱處理工藝使細(xì)化后的晶粒度高于 8 級(jí)）后的優(yōu)化鋼型。TP347HFG 在 GB5310-2008 中牌號(hào)為 08Cr18Ni11NbFG，相對(duì)于 TP347H 鋼而言，TP347HFG 具有更好的耐高溫氧化腐蝕能力以及熱強(qiáng)性。TP347HFG 在超超臨界機(jī)組中被廣泛使用于過(guò)熱器和再熱器管道[18]。

圖 2-1 加載應(yīng)力后的 C 型試樣T K F d單位為(N·m)；數(shù)，一般取 0.2；，單位為(N)；稱直徑，單位為(m)。得的預(yù)緊力 F 可以通過(guò)式(2-2)計(jì)算出 C 型環(huán)外大應(yīng)力部位出現(xiàn)在外表面 C 型環(huán)圓弧中點(diǎn)位置[65]。26FR Ft t 最大應(yīng)力，單位為(MPa)；
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG142.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2621403