630～700℃超超临界燃煤电站耐热管及其制造技术进展

迄今,600℃超超临界是世界最先进商用燃煤电站技术。630～700℃超超临界燃煤电站研发将奠定我国火电技术的国际领先地位,对实现国家节能减排目标具有重要战略意义。耐热材料是制约火电机组蒸汽温度进一步提升的技术瓶颈,本文简述了国内外630～700℃超超临界电站耐热材料研制现状,指出了我国急需研发的关键耐热材料。阐述了作者团队在多年实践中总结的电站耐热材料"全流程选择性冶金过程设计和选择性强韧化设计"观点,重点介绍了在该设计观点指导下,我国成功研发了用于630～650℃的马氏体耐热钢G115~?,用于650～700℃的固溶强化型镍基耐热合金C-HRA-2~?、C-HRA-3~?,以及用于700～750℃的析出强化型镍基耐热合金C-HRA-1~?,系统构建了我国630～700℃超超临界燃煤锅炉耐热材料体系,并已成功制造了上述新型耐热材料锅炉管。     

热连轧过程复合微合金碳氮化物析出的定量计算

以微合金元素的析出热力学和析出动力学为基础,针对Fe-Nb-V-Ti-Al-C-N合金系,定量计算了热连轧过程中(Nb,V,Ti)(C,N)和AlN在奥氏体中的析出行为,并进一步分析了热轧制温度对析出行为的影响。计算结果表明,对所研究的钢种成分和工艺条件,在加热过程中(Nb,V,Ti)(C,N)就已经析出,在粗轧阶段,(Nb,V,Ti)(C,N)析出粒子平均半径逐渐减小,在精轧阶段,(Nb,V,Ti)(C,N)基本达到平衡析出量,终轧后析出粒子平均半径保持在23 nm左右。轧制时的热变形增大了形核率,促进了析出,使析出粒子的平均半径减小。随加热和轧制温度的降低,(Nb,V,Ti)(C,N)的析出量有所增加,粒子平均半径减小。     

P92耐热钢δ-铁素体内的析出相

用透射电镜、扫描电镜和X射线能谱仪对P92钢在不同时效状态下δ-铁素体内的析出相进行了分析,结果表明,δ-铁素体内包含两种析出相,分别为VN与Laves相。VN呈短棒状,尺寸20～70 nm,较为稳定,Laves相平均等效直径在600℃下随时间的增加则有较大改变。此外,研究表明P92钢中的Laves相不但在晶界与亚晶界上析出,也在δ-铁素体晶内析出。     

长期时效对一种镍基合金的组织与性能影响

研究了一种镍基合金USC141在700℃长期时效过程中组织与性能的变化。结果表明,随时效时间延长,合金的室、高温强度一直保持在较高水平,而晶界碳化物的长大粗化以及逐渐连续成链状,会使得合金的塑性和韧性逐渐下降。时效过程中,合金中M_(23)C_6的析出量缓慢增加,而合金中M_6C型碳化物的演变过程包括3个阶段:(1)M_6C→M_(12)C转变阶段,主要由Mo和Ni元素的扩散进入引起,碳化物总量显著增加;(2)碳化物稳定阶段,碳化物类型以及析出量变化不大;(3)M_(12)C进一步析出、粗化阶段,主要由Mo元素的扩散进入引起,晶内新析出呈薄片状的M_(12)C碳化物。合金中的γ′相的析出行为也包括3个阶段:(1)γ′相快速析出长大阶段,同时颗粒大小趋于均匀化;(2)γ′相缓慢析出长大阶段,γ′相的尺寸和析出量缓慢增加;(3)γ′相粗化、融合阶段,相邻较小尺寸的γ′颗粒接触后融合成较大尺寸γ′颗粒,使得部分γ′相颗粒明显粗化以及总体颗粒尺寸的分布散度显著增加。     

700℃汽轮机转子用耐热合金的研究进展

700℃超超临界电站用高中压转子是汽轮机中的核心部件,高中压汽轮机转子材料的选择是当前的研究热点。新型铁素体系和奥氏体系耐热钢的研发促进了600℃超超临界火力发电机组的建设,而铁素体系和奥氏体系耐热钢已经不适用于700℃超超临界电站中高温部件的制造,必须考虑采用镍基耐热合金。文章着重分析了700℃超超临界汽轮机转子用耐热合金的技术特点,介绍了欧洲、美国和日本在700℃超超临界汽轮机转子耐热合金的研发和工业制造方面所取得的最新进展,讨论了中国700℃超超临界汽轮机转子耐热合金的发展趋势。     

层流冷却过程低碳钢相变模型的适用性分析

选取了现有典型的C-Mn钢相变过程的物理冶金模型,包括5组孕育期模型、7组相变动力学方程模型、5组相变后铁素体晶粒尺寸模型.利用自行开发的组织性能预报系统软件模拟计算了在3组实际冷却工艺条件下各模型的奥氏体转变过程,并对各模型进行了评价.结果表明,对于所设定的成分和工艺条件,适用性较好的孕育期模型是Kwon所提出的模型...     

铌含量对S31042耐热钢析出相及持久性能的影响

以高、中、低3种铌含量的S31042耐热钢作为试验钢,研究了铌含量对S31042钢中析出相及持久性能的影响。结果表明： S31042钢时效处理后,钢中主要含有M23C6相、Z相和MX相;当时效时间达到10 000 h时,钢中发现了σ相的存在。铌含量对S31042钢中析出相的种类和M23C6相的含量影响不大,对含铌相含量的影响显著,随着铌含量的升高,Z相+MX相含量明显增多。700 ℃持久寿命并未随铌含量的升高而单调增加,而在中限铌含量出现最大值,高铌钢中未固溶的粗大一次析出相是造成持久寿命降低的主要原因。     

P92耐热钢δ-铁素体含量的热力学计算与试验分析

 采用试验方法研究了加热温度对P92钢中δ-铁素体含量的影响。试验结果表明,在900~1200℃温度范围内,随着加热温度的升高,δ-铁素体含量先减少后增多,呈U型变化,在1050℃附近δ-铁素体含量最少。采用Thermo-Calc热力学软件计算得到了P92钢的准平衡态相图,并对上述热过程进行了相计算,计算数据与试验结果吻合。随着钢中铁素体形成元素含量增多,P92钢的准平衡态相图的奥氏体区缩小,铁素体区扩大,但处于单相奥氏体区内最低碳含量对应的温度值均在1050℃附近。准平衡态相图能够较好地解释δ-铁素体含量随温度变化的规律。     

GCr15轴承钢棒材连轧过程温度场数值模拟

建立了GCr15轴承钢(0.99%C、1.47%Cr)160 mm×160 mm方坯经粗轧、一中轧、二中轧、KOCKS轧机轧成Φ25.0 mm和Φ35.0 mm的轧件温度场预测模拟系统;研究了轧件轧制过程中温度的变化,一中轧入口轧制速度(0.55 m/s和1.1 m/s)对轧制过程轧件温度的影响,以及轧后冷却工艺(2段式和3段式快冷)对轧件温度的影响。结果表明,轧件温度的计算值和实测值的相对误差≤3%。     

新型奥氏体耐热钢NH4的高温氧化性能研究

通过增重法研究了新型奥氏体耐热钢NH4在700、900℃和1 000℃空气中的抗高温氧化性能。结果表明,NH4钢在700、900℃和1 000℃时的平均氧化速率分别为:0.064 g/(m2.h)、0.083 g/(m2.h)和0.278 6g/(m2.h)。在700℃和900℃时的氧化层是由外层的Cr2O3和内层的SiO2、Al2O3组成,在1 000℃时是由Cr、Si和Al 3种元素的混合氧化物组成。