过/再热器管道高温蒸汽氧化相图计算

发布时间：2024-06-01 15:38

　　为了研究过/再热器管道内壁普遍存在与高温蒸汽反应导致的氧化现象,利用Thermo-Calc相图计算软件对几种钢质管材在不同环境下的氧化产物进行了理论分析。结果表明,对高温蒸汽环境的调控应该与管材材质相关联考虑;耐热钢材质的变化不改变氧化层的宏观结构,但可以改变氧化物组成;从T23、P91到TP347,氧化层中FeCr₂O₄致密氧化物质量分数增加,其抗氧化性能递增。德国新近研发的HiperFer17Cr5耐热钢,可以在较宽的氧分压范围内形成以FeCr₂O₄为主的致密氧化层,且通过添加钨、铌兼具更好的高温强度,具有较好的应用前景。

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【部分图文】：

图1不同氧化反应的标准吉布斯自由能变与温度的关系

通过吉布斯自由能之间的计算可得到耐热钢在高温蒸汽中各种氧化反应的吉布斯自由能变与温度的关系ΔG0MxOy,T-T。根据此数据可绘制图1。图1未计算多种金属发生氧化反应生成复合氧化物的吉布斯自由能变。由图1可知，在500～700℃，铌氧化反应生成NbO的吉布斯自由能变最小，反应所需....

图2不同氧化反应的临界氧分压及不同工况对应的氧分压

利用前述相图计算方法分别计算WT（纯水）、OT1（加氧）、OT2（饱和氧气水）、AVT1（加氨）、AVT2（饱和氨气水）5种工况下的高温蒸汽氧分压，并将其与铁、镍、铬、钼、铌氧化反应的临界氧分压对比，结果如图2所示。在600℃，WT、OT1、OT2、AVT1工况下，高温蒸汽的氧分....

图3常用耐热钢/不锈钢在不同氧分压下的氧化产物平衡相图与典型氧化层SEM图

图3所示为计算得到的几种常用耐热钢在不同氧分压下的氧化产物平衡相图。在700℃纯蒸汽条件下长时间运行的T91管，其内壁形成的氧化层可分为“内、外、表”3层，如图3(a）所示；随着氧化程度的加剧，外层中会形成孔洞，最终带动表层一起脱落[18-20]。T91管壁脱落的氧化层以Fe3O....

本文编号：3986112