700℃超超临界锅炉过热器管候选材料的高温腐蚀试验研究

发布时间：2017-06-08 05:07

  本文关键词：700℃超超临界锅炉过热器管候选材料的高温腐蚀试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Inconel 740H具有良好的高温持久蠕变性能、耐高温腐蚀性能和结构组织稳定性好等优点,能很好地满足700℃级超超临界机组高蒸汽参数要求,成为700℃级超超临界锅炉过热器和再热器管材的主要候选材料。超超临界锅炉过热器和再热器管存在壁温高、烟侧具有腐蚀性气氛和积灰等特性,容易出现烟侧腐蚀,导致管壁厚度减薄和失效,给电厂的安全运行和经济方面造成隐患。本文研究Inconel 740H在两种腐蚀环境和两个温度中的烟气侧腐蚀行为和腐蚀机理。采用增重法得到试样重量的变化,绘制合金试样的腐蚀动力学曲线,以分析其腐蚀速率的变化；采用X射线衍射仪分析试样腐蚀层产物；使用带能谱仪的扫描电子显微镜分析合金的表面形貌、横截面形貌和元素分布情况。实验研究结果如下：Inconel 740H在过热器底部渣环境中的腐蚀机理主要是高温氧化、内氧化和晶界腐蚀。合金在腐蚀初期主要发生高温氧化和内氧化,腐蚀产物主要是Cr2O3；随着腐蚀时间延长,内氧化不断加重,合金发生晶界腐蚀,对基体产生破坏,晶界腐蚀产物主要是Al2O3,合金表面腐蚀层产物主要是Cr2O3和少量的Cr1.3Fe0.7O3和(Cr0.88Ti0.12)2O3。在750℃中,合金在腐蚀初期未能形成连续的Cr2O3层；而在780℃中,合金在腐蚀初期形成致密度低的Cr2O3层,其腐蚀动力学曲线整体呈线性规律,线性拟合方程为：y=0.65253+2.7937*10-4x。Inconel 740H在两个温度的合成灰中具有相似的腐蚀行为,主要发生高温氧化、硫的点腐蚀、内氧化和低温热腐蚀。合金的整个腐蚀过程可分为两个阶段：初始腐蚀阶段和加速腐蚀阶段。合金在初始腐蚀阶段形成连续的Cr2O3层,主要发生高温氧化、硫的点腐蚀和Al的内氧化,合金表面腐蚀层物质主要是Cr2O3、Fe2O3和Al2O3,其中Fe2O3和Al2O3是合成灰的组分；随着腐蚀时间延长,合金发生低温热腐蚀,进入加速腐蚀阶段,Cr2O3层减薄,内氧化加重,腐蚀层出现分层现象：外层是熔融煤灰层,溶入大量的煤灰,变得疏松多孔；中间层是Cr2O3层；内氧化层是点腐蚀和内氧化。腐蚀层物质主要是Fe2O3、(Fe0.6Cr0.4)203、SiO2和Al2O3,其中Fe2O3、SiO2和Al2O3是合成灰的组分。合金在两种腐蚀温度下具有相似的腐蚀动力学曲线,均存在低温热腐蚀导致的加速腐蚀阶段。Inconel 740H在腐蚀过程中发生严重的贫Cr现象,Al等元素的相对含量增高,基体随着腐蚀时间和温度的增加发生严重的内氧化或者晶界腐蚀,由于Cr2O3层、基体/Cr2O3层存在大量孔洞和内氧化物,Cr2O3层出现反复的开裂或者剥落,腐蚀动力学曲线反复波动,并在大尺寸的孔洞和内氧化物处出现Ti的富集。之后,裸露的基体表面重新生成Cr2O3。Inconel 740H在合成灰中的腐蚀要比在过热器底部渣的严重。
【关键词】：Inconel 740H 超超临界 镍基合金 烟侧腐蚀
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621.2;TG132.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 国内外超超临界技术发展概况12-13
• 1.3 几种700℃超超临界锅炉高温合金13-17
• 1.3.1 Inconel 740和740H合金14-15
• 1.3.2 Inconel 617和CCA 617合金15
• 1.3.3 候选合金性能比较15-17
• 1.4 烟气侧腐蚀原理17-19
• 1.5 烟气侧腐蚀研究现状19-22
• 1.6 课题研究的内容22-23
• 第2章 实验材料和方法23-26
• 2.1 实验材料23
• 2.2 实验方法23-24
• 2.3 实验装置和仪器24-26
• 第3章 Inconel 740H在750℃不同煤灰的烟侧腐蚀特性研究26-37
• 3.1 腐蚀动力学曲线26-27
• 3.2 腐蚀产物分析27-28
• 3.3 腐蚀形貌观察28-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 Inconel 740H在780℃不同煤灰的烟侧腐蚀特性研究37-47
• 4.1 腐蚀动力学曲线37-38
• 4.2 腐蚀产物分析38-39
• 4.3 腐蚀形貌观察39-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第5章 Inconel 740H不同温度的烟气侧腐蚀特性比较47-65
• 5.1 Inconel 740H在过热器底部渣不同温度腐蚀比较47-55
• 5.1.1 腐蚀动力学曲线比较47-48
• 5.1.2 腐蚀产物比较48-49
• 5.1.3 腐蚀形貌比较49-53
• 5.1.4 Inconel 740H在过热器底部渣的烟侧腐蚀机理分析53-54
• 5.1.5 小结54-55
• 5.2 Inconel 740H在合成灰不同温度腐蚀比较55-63
• 5.2.1 腐蚀动力学曲线比较55
• 5.2.2 腐蚀产物比较55-57
• 5.2.3 腐蚀形貌比较57-61
• 5.2.4 Inconel 740H在合成灰的烟侧腐蚀机理分析61-62
• 5.2.5 小结62-63
• 5.3 本章小结63-65
• 第6章 结论与展望65-67
• 参考文献67-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果72-73
• 致谢73

【参考文献】

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1 修洪雨;燃煤灰渣主要成分的熔融特性研究[D];浙江大学;2005年

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本文编号：431447