高温蒸汽环境下电站再热器管道材料的氧化实验研究

发布时间：2017-10-15 10:51

  本文关键词：高温蒸汽环境下电站再热器管道材料的氧化实验研究

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【摘要】：火力发电是我国最主要的发电方式,近年来随着国家对有关环境和能源利用率问题关注度的提高,发展超(超)1临界机组发电技术已经是我国火电发展必然方向。但是超(超)临界机组中再热器管道对材料性能的要求极高,材料在恶劣环境中发生氧化腐蚀的现象严重影响着锅炉的安全性以及整个电站的发电效率,故着手研究这些材料在电站高温环境下的抗氧化性,尤为必要。本文着眼于我国未来的“电站700℃计划”,针对目前再热器使用较为普遍的三种奥氏体不锈钢Super304H、TP347HFG、HR3C和一种镍基合金Haynes282共四种材料,进行水蒸气环境下的氧化实验,试验时间为200、400、600、800、1000小时。实验之后将试样进行氧化称重、表面形貌观察(SEM)、氧化膜厚度测量、横截面结构观测及元素分析(SEM-EDS)。实验结果表明,Super304H和TP347HFG在实验环境下金属表面有着双层的氧化膜,氧化膜较厚,外层多孔、富Fe、O元素,贫Cr、Ni;内层致密、含Cr、Ni较多,Fe和O元素较少,在高温环境下外氧化层易剥落,应当限制使用环境。HR3C氧化膜较薄,成分主要为Fe-Cr-Ni的氧化物,具有良好的致密性和牢固性,可以用于700℃的高温环境。镍基合金282在700℃以内的环境下其表面形貌和氧化增重都没有明显变化。本文分析了温度、Cr元素以及Ni元素这三种因素在高温蒸汽环境下对金属材料氧化性的影响,指出了实验材料在不同温度下的抗氧化性；Cr元素含量的多少对合金表面是否形成保护性的氧化膜也尤为重要；以Ni元素为主要成分的钢材,相比于铁基合金,表面氧化成分NiO从结构上来说更稳定,更适应于高强度的环境。
【关键词】：锅炉再热器管材 高温氧化 腐蚀研究
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 选题背景9-13
• 1.1.1 国内外超(超)临界机组发展10-11
• 1.1.2 超(超)临界机组再热器氧化皮堵塞问题及危害11-13
• 1.2 电站锅炉管道金属氧化性研究现状13-17
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.2.3 影响金属氧化的因素16
• 1.2.4 蒸汽氧化实验标准和研究方法16-17
• 1.3 本文研究目的及内容17-19
• 1.3.1 研究目的17
• 1.3.2 研究内容17-19
• 第2章 热力学理论与实验方法19-25
• 2.1 金属氧化热力学与动力学19-20
• 2.2 电厂再热器管道常用材料20-21
• 2.3 实验方法及过程21-24
• 2.4 检测方法24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 常压下高温蒸汽环境的氧化性能试验25-36
• 3.1 奥氏体钢Super304H的氧化现象25-28
• 3.1.1 表面氧化物形貌观察25-26
• 3.1.2 横截面观察26
• 3.1.3 氧化增厚26-27
• 3.1.4 横截面分析27
• 3.1.5 小结27-28
• 3.2 奥氏体钢TP347HFG的氧化现象28-30
• 3.2.1 表面氧化物形貌观察28-29
• 3.2.2 横截面观察29
• 3.2.3 氧化增厚29-30
• 3.2.4 横截面分析30
• 3.2.5 小结30
• 3.3 奥氏体钢HR3C的氧化现象30-33
• 3.3.1 表面氧化物形貌观察30-31
• 3.3.2 横截面观察31-32
• 3.3.3 氧化增厚32
• 3.3.4 横截面分析32-33
• 3.3.5 小结33
• 3.4 镍基合金的氧化现象33-35
• 3.4.1 氧化增重33-34
• 3.4.2 表面氧化物形貌观察34
• 3.4.3 小结34-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 氧化机理探讨36-44
• 4.1 温度的影响36-38
• 4.2 铬元素对合金高温腐蚀的影响38-40
• 4.3 镍元素对合金高温腐蚀的影响40-41
• 4.4 高温蒸汽环境下材料的氧化过程41-42
• 4.4.1 Super304H和TP347HFG的氧化过程41-42
• 4.4.2 HR3C的氧化过程42
• 4.4.3 镍基合金282的氧化过程42
• 4.5 本章小结42-44
• 第5章 结论与展望44-46
• 5.1 结论44
• 5.2 展望44-46
• 参考文献46-50
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果50-51
• 致谢51

【参考文献】

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1 黄兴德;周新雅;游U，

本文编号：1036722