收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

超(超)临界火电机组传热管用不锈钢的研究

李丹  
【摘要】:超(超)临界火电机组用高压蒸汽管道、过热器管道等关键组件的材料及其制造技术是动力装备制造业的瓶颈,得到了世界各国的高度重视。长期以来,我国锅炉用钢的标准和生产从数量、品种规格、钢种类型以及内在质量和表面质量均不能全面满足我国电力工业发展超(超)临界机组的需求。目前,这些钢种除少数钢号外,基本上都依赖进口,但周期较长、价格昂贵。 为实现超(超)临界火电机组中关键传热管用材的国产化,针对日本住友的Super304H钢,研究开发Fe-Cr-Ni-Ti-N等系列新型奥氏体不锈钢及其关键技术。论文工作在江苏省科技成果转化项目“超(超)临界火电机组关键管材开发及产业化”(BA2007033)的支持下,取得了一些阶段性成果。 在分析Super304H等不锈钢成分、组织和性能关系的基础上,设计新型奥氏体不锈钢。主要思路是:①以N代替C合金化;②减少Nb含量;③适当调低Ni含量。为此新设计两组奥氏体不锈钢,一组为低C高N奥氏体不锈钢(S01),一组为低Ni高Mn奥氏体不锈钢(S02),为分析研究S01和S02奥氏体不锈钢的组织和性能变化,同时也对宝钢按Super304H标准熔炼的奥氏体不锈钢S03进行分析。采用真空感应熔炼炉(ZG-0.05)熔炼不锈钢,用热场发射JSM-7001F扫描电子显微镜观察金相组织和断口形貌,日本理学D/MAX2500PC型射线衍射仪进行物相分析,使用RDL100型电子高温蠕变试验机进行蠕变试验,对奥氏体不锈钢进行高温氧化试验。 显微组织分析表明,由于C含量的降低,S01试验钢组织中第二相主要是NbN,没有出现高温δ铁素体。从腐蚀试验结果可知,企业试生产的奥氏体不锈钢S03晶界腐蚀敏感性较大,在分析蠕变试验后的金相组织时发现,S03钢的晶界析出相(Cr23C6)最多。S02不锈钢出现了少量高温铁素体,第二相主要为NbN,晶界腐蚀敏感性较小。 对三种奥氏体不锈钢进行了力学性能试验,结果表明室温抗拉强度都高于住友Super304H钢的规定值,尤其是S02钢,高出规定值30%,室温延伸率也都满足规定值,符合分析计算结果;S01和S03钢在高温短时抗拉强度上与Super304H钢管实测值有一些差距,而S02钢的高温抗拉强度大于Super304H的实测值。拉伸和冲击断口分析可知,韧窝底部都有不同形态第二相,出现了粗大的纯Nb相,说明冶金质量有提高的空间。 在600℃对奥氏体不锈钢的蠕变性能进行了尝试性试验,断口主要呈脆性断裂,沿晶断面周围有撕裂棱。S01钢晶粒表面有大量微小韧窝,表明晶界出现显微空洞并慢慢长大形成裂纹源,同时在断口分析时发现,在相当数量的晶棱(三晶粒交界)处出现了裂纹,晶界显微孔洞和三叉晶界处出现的裂纹导致S01钢蠕变断裂。S03钢晶粒表面没有微小韧窝,出现了条状NbC第二相,周围有明显的撕裂棱,说明条状第二相边缘首先出现微裂纹。蠕变试验结果显示,降低C含量的S01钢蠕变持久强度最好。 在700℃时,由于不同氧化物形成的Gibbs自由能不同,所以不同合金高温氧化膜的结构也会有所差别。在700℃氧化过程中,S01和S03钢表面优先形成Cr203,氧化后,其氧化膜主要由Cr203和少量尖晶石结构的FeCr2O4组成。S02钢Mn含量高,氧化膜中存在尖晶石结构的复合氧化物MnFe2O4。从氧化动力学曲线可知,根据平均氧化速度的评级标准,三种奥氏体不锈钢“完全抗氧化”。 采用焊接电流(直流)为180A和210A的氩弧焊焊接工艺,适当的提高焊接速度,分别对S02和S03进行焊接,HAZ观察不到Cr23C6的存在,说明晶界附近C和Cr元素没发生明显扩散。 此外分析了影响材料本构关系中流变应力的因素,得到了Super304H流变应力修正JC模型。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈美玲;刘元栋;杨莉;高宏;;改性纳米SiC粉体强化铸造奥氏体不锈钢力学性能的研究[J];热加工工艺;2008年11期
2 刘海定;王东哲;魏捍东;李永友;胥忠伟;孙威;;高氮奥氏体不锈钢的研究进展[J];特殊钢;2009年04期
3 淮凯文;余式昌;胡锦程;;316L奥氏体不锈钢的氮合金化[J];宝钢技术;2007年04期
4 邱文军;林刚;江来珠;何国;;铜对奥氏体抗菌不锈钢性能的影响[J];钢铁;2009年03期
5 王力杰;郝新;刘素芬;刘子瑜;;高温过热器管道开裂原因分析[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
6 宣清源;翁惠娟;;奥氏体不锈钢立罐带钝边X型坡口自动埋弧焊[J];压力容器;1992年05期
7 臧华勋;肖学山;童潮山;张忠华;张春霞;邵卫东;;新型耐蚀超级奥氏体不锈钢中的高温析出相[J];钢铁研究学报;2009年02期
8 袁志钟,戴起勋,程晓农,陈康敏,潘励;高氮奥氏体不锈钢动态拉伸的SEM原位观察[J];江苏大学学报(自然科学版);2003年03期
9 严苏星;;奥氏体不锈钢显微组织状况对使用性能的影响[J];陕西电力;2007年11期
10 李具仓;陈银莉;汪淑英;赵爱民;王丽娜;;一种新型的含镍耐蚀高硅铁基合金[J];北京科技大学学报;2007年02期
11 吾之英;崔正强;;ASME CODE CASE 2328-1钢管的国产化现状[J];机械工程材料;2010年10期
12 郑津洋;郭阿宾;缪存坚;马利;吴琳琳;;奥氏体不锈钢深冷容器室温应变强化技术[J];压力容器;2010年08期
13 徐峰;;不锈钢薄板储能焊点焊接头的显微组织与力学性能[J];机械工程材料;2010年06期
14 史勤益;颜余仁;赵先锐;李勤涛;程虎;;304奥氏体不锈钢的热处理工艺研究[J];科学技术与工程;2011年24期
15 袁志钟,戴起勋,程晓农,张成华;氮在奥氏体不锈钢中的作用[J];江苏大学学报(自然科学版);2002年03期
16 许咏丽;;国产快堆材料与高温钠的相容性研究概况[J];核科学与工程;2008年02期
17 柳曾典;常用铬镍奥氏体不锈钢的选用[J];石油化工设备技术;1999年03期
18 考肖琴;;奥氏体不锈钢热轧板材的焊接性试验研究[J];新技术新工艺;2011年06期
19 李文智,杜敬忠,孟立军,员春池;埋弧自动焊在奥氏体不锈钢压力器制造中的应用[J];压力容器;1991年06期
20 关庆丰;程笃庆;陈康敏;潘励;;强流脉冲电子束辐照诱发的AISI 304奥氏体不锈钢中的空位簇缺陷[J];核技术;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张以忱;郭元元;马胜歌;耿漫;;碳含量对AlSl304奥氏体不锈钢离子碳氮共渗性能的影响(英文)[A];真空技术与表面工程——第九届真空冶金与表面工程学术会议论文集[C];2009年
2 张小红;吴荫顺;李辉勤;;不锈钢中不同相组织的点蚀敏感性研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
3 张以忱;郭元元;马胜歌;耿漫;;碳含量对AlSl304奥氏体不锈钢离子碳氮共渗性能的影响[A];第九届真空冶金与表面工程学术会议论文摘要集[C];2009年
4 谢翔;包晔峰;杨可;蒋永锋;黎丽;;奥氏体不锈钢带极电渣堆焊用烧结焊剂的研制[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年
5 胡万伦;;奥氏体不锈钢焊缝中铁素体形成机理及作用[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年
6 李文利;杨保国;彭竹琴;;0Cr18Ni9奥氏体不锈钢埋弧自动焊工艺[A];中西南十省区(市)焊接学会联合会第九届年会论文集[C];2006年
7 ;不锈钢方圆坯连铸工艺开发(讲稿)[A];2008年不锈钢连铸技术交流会论文集[C];2008年
8 李合琴;范文宾;邵林飞;;耐热钢表面SiC薄膜的制备与性能[A];第四届全国反应堆物理与核材料学术研讨会论文集[C];2009年
9 宋谨;;器械检查与保养[A];中华护理学会第5届全国消毒供应中心发展论坛论文汇编[C];2009年
10 高俊章;;奥氏体不锈钢及高耐蚀合金的开发与应用[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李丹;超(超)临界火电机组传热管用不锈钢的研究[D];江苏大学;2010年
2 李冬升;奥氏体不锈钢的计算设计和核电蒸发器传热管材料的研究开发[D];江苏大学;2011年
3 刘佳;轨道客车用SUS301L奥氏体不锈钢激光叠焊技术研究[D];长春理工大学;2012年
4 詹科;S30432奥氏体不锈钢喷丸强化及其表征研究[D];上海交通大学;2013年
5 郭喜燕;火电机组动态过程性能在线监测研究[D];华北电力大学(北京);2005年
6 侯国清;低镍奥氏体不锈钢热变形过程中的塑性及开裂机理[D];兰州理工大学;2013年
7 罗毅;火电机组热工控制系统的优化整定及其应用[D];中国电力科学研究院;2001年
8 沈烈;奥氏体不锈钢形变/渗氮复合处理工艺及渗氮层结构与性能研究[D];大连海事大学;2013年
9 卫爱丽;稀土元素对Zn-25 Al-5 Mg-2.5 Si合金组织和力学性能的影响[D];太原理工大学;2010年
10 王玮;火电机组冷端系统建模与节能优化研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张琳琳;铸造奥氏体不锈钢长时热老化后的组织和性能研究[D];西安工业大学;2011年
2 韩鹏程;核反应堆用奥氏体不锈钢的力学行为研究[D];上海交通大学;2012年
3 夏渊;奥氏体不锈钢冷轧板材成形性能及耐蚀性能研究[D];兰州理工大学;2011年
4 邓薇;核电用铸造奥氏体不锈钢形变与断裂机理研究[D];西安工业大学;2011年
5 董红亮;变形量对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响[D];南京理工大学;2010年
6 王亚婷;奥氏体不锈钢焊缝韧性与组织规律性研究[D];南京理工大学;2012年
7 尚卫军;火电机组热经济性在线监测与节能措施分析[D];华北电力大学(北京);2005年
8 张金升;达电330MW火电机组的性能计算与能损分析[D];华北电力大学(河北);2005年
9 鲍震;基于.NET火电机组能损分析系统的实现研究[D];华北电力大学(河北);2006年
10 飞尚才;SUS304奥氏体不锈钢冷轧及退火工艺对组织和性能的影响[D];兰州理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;中国应推广200系列奥氏体不锈钢[N];世界金属导报;2003年
2 翁雁;未上脱硫设施限制上网电量[N];中国环境报;2007年
3 江国成周立权;上半年我国关停550万千瓦小火电机组[N];国家电网报;2007年
4 记者 李韶辉;全国又关停小火电机组470万千瓦[N];中国改革报;2008年
5 王福荣;东方电气召开火电机组节能减排技术交流会[N];中国工业报;2009年
6 齐中熙;中电投不要没有效益的规模[N];中国企业报;2006年
7 ;铁血丹心 续写电力建设新篇章[N];四川日报;2006年
8 姜微;上海产六十万千瓦火电机组试运成功[N];中国机电日报;2000年
9 陶文进 严伟明;国内最大容量火电机组并网发电[N];中国工业报;2004年
10 记者 李韶辉;全国已关停小火电机组695万千瓦[N];中国改革报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978