蠕变损伤对TP347H钢蒸汽氧化性能的影响研究

发布时间：2020-06-14 08:38

【摘要】：为了降低火力发电厂污染物排放、节约能源,大力发展高性能、高参数的超(超)临界机组必将成为国家发展电力建设的趋势。相比于亚临界机组,超临界机组的蒸汽压力、蒸汽温度都有显著的提高,其中因高参数而导致电站锅炉蒸汽管道的高温腐蚀及高温蒸汽氧化问题更加严重,而金属管道在实际服役过程中,表层材料发生氧化的同时,内部经受力学和高温交互作用,而且在各种应力作用下,表面氧化层会经历“生长—剥落—再生长”的过程。因此,在表层氧化皮发生剥落后的新氧化层再生长过程中,与蒸汽接触的新表面及表面层下基体的特性均会完全不同于时效的原始材料。因此有必要研究蠕变损伤后的金属材料,其蒸汽氧化性能的特点。本论文主要开展了蠕变损伤对TP347H奥氏体钢高温蒸汽氧化性能的影响研究。为了研究蠕变损伤对其蒸汽氧化的影响,对有蠕变损伤和无蠕变损伤同类材料进行等时长等条件下的蒸汽氧化对比实验,并对其氧化前的基体进行分析和氧化后的氧化动力学、氧化膜表层形貌和氧化膜横截面进行了微观特征对比分析。通过分析有蠕变损伤和无蠕变损伤同类材料的蒸汽氧化特征,发现有蠕变损伤的TP347H材料氧化速率明显快于无蠕变损伤条件的TP347H材料;并且其氧化层开裂、剥落现象明显;内氧化层与基体粘合力差,出现明显的孔洞、裂纹,为金属离子提供了向外扩散的通道。
【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】：2019
【分类号】：TM621;X773
【图文】：

高温受热面多采用立式的Ｕ形管结构，受热面中剥落的氧化膜极易在Ｕ形管的逡逑底部形成堆积，造成Ｕ形管的堵塞，使得蒸汽无法正常流动，从而造成受热面逡逑局部过热最终导致爆管现象的发生，如图１－丨中所示；除此之外，剥落后的氧逡逑化皮同时会被带入汽轮机的蒸汽通流部分，对汽轮机叶片、喷嘴等结构造成严逡逑重的冲蚀损伤，造成机组服役的寿命降低，如图１－２中所示。逡逑１逡逑

蠕变损伤预处理实验在ＲＣ－１１５０型高温蠕变及持久强度试验机上进行。该逡逑验机由土机、加热炉、温度测控系统和变形测量系统构成，试验机负荷检逡逑围２．５？５０ＫＮ，炉膛温度控制范围为２００？丨丨００°Ｃ，精度±３°Ｃ。试验参照逡逑Ｔ２０３９—１９９７《金属拉伸蠕变及持久试验方法》标准，采用热电偶－：段控制逡逑，加载前保温１小时。逡逑为使试验材料产生较明显的蠕变损伤效果，根据蠕变断裂特性曲线，实验逡逑Ｔ＝６００°Ｃ、ｏ＝２４０ＭＰａ，试验时长选取３０００ｈ，根据ＴＰ３４７Ｈ奥氏体钢６００°Ｃ逡逑变寿命方程，可计算出此实验条件下可使ＴＰ３４７Ｈ奥氏体耐热钢的蠕变损逡逑度达到０．５左右的水平。逡逑实验前用无水乙醇及丙酮对试件进行清洗，然后安装试件准备实验，具体逡逑规程参照ＧＢ／Ｔ２０３９－１９９７《金属拉伸蠕变及持久试验方法》１５９］。另外，为逡逑实验过程中试样被空气氧化而造成实验误差，本实验中的试样处在具有一逡逑闭性的石英罩中，蠕变损伤预处理实验全程在氩气环境下进行。如图２－３逡逑，，试件安装完毕之后打开氩气通流阀门，等待１０分钟，待石英罩内空气排逡逑进行升温加载？，最后降温过程中也在氩气保护的环境下进行，以防止其被逡逑

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本文编号：2712529