循環(huán)流化床鍋爐燃燒系統用新型奧氏體耐熱鋼應用試驗研究.pdf

1、新建工廠設備高溫結構件的壽命和現役工業(yè)裝置殘余壽命評估是生產廠家所關心的現實問題。進行高溫壽命預測評估需研究暫態(tài)氧化與轉化為穩(wěn)態(tài)氧化的行為及穩(wěn)態(tài)氧化膜的生長速度規(guī)律，分析合金基體成膜元素的貧化行為，為此采用恒溫氧化確定氧化遵從的時間定律和氧化速度常數，這類問題稱為氧化動力學；而合金中成膜元素在膜下界面區(qū)的貧化直接影響到保護性氧化的持久穩(wěn)定性和自愈能力。另一個問題是煤燃燒與綜合利用中的高溫氧化，其中循環(huán)流化床(CFB)電站鍋爐燃燒系統或流

2、化床垃圾焚燒爐燃燒系統中沖蝕及高溫氧化尤其受到關注。 本文對CFB電站鍋爐燃燒系統高溫構件用材353MA合金(0.05C-35Ni-25Cr-N-Ce)進行了高溫氧化動力學實驗研究和動力學理論計算，分析了氧化膜的變化，利用TEM和相關實驗裝置研究了顯微組織變化對合金力學性質及抗氧化性的影響，并對合金的高溫壽命和服役可靠性進行了預測評估。 結果表明，353MA合金在高溫下具有選擇性氧化特征，合金元素Cr優(yōu)先進行選擇性氧化，

3、形成均勻致密Cr2O3氧化膜，具有保護性。其機理是基體中Cr3+向外表面擴散，O2-從外向表面擴散，形成氧化膜并隨時間增厚。合金在900、1100和1200℃氧化動力學呈拋物線規(guī)律，溫度不同拋物線形態(tài)不同，氧化機制可能有所轉變。通過各種途徑獲得的熱力學參數和Arrhennius參數，根據Arrhennius方程理論計算出氧化速率常數Kn，兩者比較一致。 本文采用XRD分析氧化膜組成，低溫時主要是Cr2O3，并含有少量的NiO·C

4、r2O4和FeO·Cr2O3，高溫時Cr2O3和CrO3并存；利用(△m2)-t曲線求出353MA合金氧化反應速率常數KP1，KP2，并與Cr2O3膜生長速率常數K比較，表明該合金高溫氧化主要受Cr2O3膜的生長過程控制，這與熱力學分析結果一致。采用TEM研究了高溫氧化過程折出的二次碳化物Cr23C6和Cr6C，時效折出的二次碳化物能夠補償氧化貧Cr引起的硬度下降，并能阻止晶界滑移，有利于抗蠕變斷裂；但過量的折出將對抗氧化性不利。