循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)帽合金組織與性能的研究.pdf

1、循環(huán)流化床(CURCULATING FLUIDIZED BED—CFB)鍋爐風(fēng)帽普遍存在高溫氧化腐蝕和高溫沖蝕磨損的問(wèn)題,直接影響了風(fēng)帽的使用壽命和鍋爐的正常運(yùn)行,同時(shí)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,立項(xiàng)研究并解決CFB鍋爐風(fēng)帽的高溫氧化腐蝕和沖蝕磨損問(wèn)題對(duì)提高鍋爐的使用效率,降低運(yùn)行成本具有非常重要的意義。本論文采用多元合金化的方法,以25-20鋼為基礎(chǔ),通過(guò)提高Cr、Ni的含量,同時(shí)添加合金元素Mo、Nb以及稀土元素,研制出適用于循環(huán)流

2、化床鍋爐風(fēng)帽的AN系列高溫合金,應(yīng)用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和射線衍射儀(XRD)等分析手段研究了AN系列合金的微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度、抗高溫氧化性能、抗高溫腐蝕性能和抗高溫沖蝕性能,并將25-20鋼和316鋼作為對(duì)比試樣。本文從影響高溫氧化腐蝕和高溫沖蝕的關(guān)鍵因素——材料出發(fā),研制出的AN系列合金具有良好的性價(jià)比,具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和重要的學(xué)術(shù)意義。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明:AN系列合金的鑄態(tài)組織均為典型

3、的樹枝狀晶,由γ奧氏體枝晶和在晶界以及枝晶間的Cr23C6、NbC等碳化物組成,AN1和AN2合金鑄態(tài)的平均硬度值分別為HV0.1335和HV0.1341。固溶處理后,枝狀晶基本消失,細(xì)小的碳化物顆粒均勻彌散的分布在奧氏體基體上,AN1和AN2合金的顯微硬度分別達(dá)到HV0.1424和HV0.1431。試樣經(jīng)過(guò)1000℃×100h的高溫氧化試驗(yàn)后,AN1合金、AN2合金、25-20鋼和316鋼的氧化增重量分別為0.5391mg/cm2、0

4、.4282mg/cm2、0.9527mg/cm2和1.61mg/cm2,AN系列合金的抗高溫氧化要明顯好于25-20鋼和316鋼。AN系列合金的腐蝕動(dòng)力學(xué)曲線呈拋物線規(guī)律,經(jīng)100小時(shí)腐蝕試驗(yàn)證實(shí):AN系列合金抗高溫腐蝕性能分別為25-20鋼與316鋼的9～13倍和3～4倍。AN系列合金的沖蝕磨損機(jī)制為犁削作用、切削作用和擠壓成片作用。低沖擊角時(shí)以前兩者為主,高沖擊角時(shí),以后者為主。材料的最大沖蝕率出現(xiàn)在沖擊角30°附近,表現(xiàn)出塑性沖蝕

5、磨損特征,當(dāng)沖擊角為60°時(shí),AN1合金、AN2合金、25-20鋼和316鋼的沖蝕率分別是0.015mm3/g、0.012mm3/g、0.048mm3/g和0.06mm3/g。
　　根據(jù)對(duì)AN1合金和AN2合金的組織結(jié)構(gòu)以及性能的試驗(yàn)與分析,結(jié)構(gòu)表明:AN2合金的硬度要略高于AN1合金,AN2合金的抗高溫氧化性,抗高溫腐蝕性和抗高溫沖蝕性能均要略好于AN1合金,可以作為CFB鍋爐風(fēng)帽合金進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)使用,取得使用結(jié)果后再進(jìn)行推廣應(yīng)用。