超超臨界火電傳熱管用新型奧氏體不銹鋼的高溫蠕變性能.pdf

1、超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)因其節(jié)能減排方面不可媲美的優(yōu)勢成為當(dāng)前世界各國的研究熱點(diǎn)，我國也不例外。為進(jìn)一步提高燃煤發(fā)電效率，需提高超超臨界火電機(jī)組的蒸汽參數(shù)，尤其是溫度。本課題組在充分考慮鍋爐傳熱管的服役條件后，以傳統(tǒng)Super304H為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化合金成分，自主研發(fā)了新型奧氏體不銹鋼CHDG-A04，旨在獲得650℃下具有優(yōu)異高溫性能的新材料。而蠕變極限和持久強(qiáng)度是衡量火電用傳熱管材的重要指標(biāo)，基于此本文對CHDG-A04和Super30

2、4H兩合金的顯微組織、拉伸性能、蠕變曲線、蠕變極限、持久強(qiáng)度、蠕變組織演變和蠕變斷口形貌等進(jìn)行了對比分析。
　　兩合金在1100℃下固溶處理30 min均得到單相奧氏體。Super304H組織更均勻，晶粒尺寸約30μm，伴有少量孿晶?；w上均勻分布著NbC顆粒;CHDG-A04晶粒尺寸約80μm，并存在大量孿晶?；w上均勻分布Nb、Ti、Al三種合金元素的氮化物顆粒。兩合金拉伸性能相近，室溫時(shí)Super304H和CHDG-A04合

3、金的抗拉強(qiáng)度分別為603 MPa、572 MPa，均滿足住友規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。600℃及650℃時(shí)Super304H合金的抗拉強(qiáng)度也略高于CHDG-A04，當(dāng)溫度提高到700℃時(shí)，Super304H抗拉強(qiáng)度為342MPa，CHDG-A04達(dá)到345 MPa，兩者基本持平。而各試驗(yàn)溫度下CHDG-A04合金的斷后伸長率則始終高于Super304H，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的塑性，利于材料的加工成型。
　　650℃、220MPa下CHDG-A04合金的

4、蠕變壽命為700 h，長于Super304H的537 h;CHDG-A04蠕變極限σ6501×10-4為153 MPa，高于Super304H的137 MPa;CHDG-A04持久強(qiáng)度極限σ1×104為171 MPa，高于Super304H的157 MPa;CHDG-A04合金表現(xiàn)出更為優(yōu)異的抗蠕變能力。Super304H合金蠕變時(shí)，晶內(nèi)有顆粒狀NbC彌散析出，直徑約40 nm;晶界處有Fe2Nb析出并聚集長大呈條帶狀分布。CHDG-A

5、04合金蠕變時(shí)，晶內(nèi)除了有NbN顆粒彌散析出，直徑約30nm，還有多邊形TiN顆粒析出，直徑約1μm;晶界處有(Cr, Fe)23C6析出并聚集長大呈鏈狀分布。在晶內(nèi)和晶界第二相共同作用下合金抗蠕變性能顯著改善。CHDG-A04蠕變組織中出現(xiàn)大量擴(kuò)展位錯(cuò)，孿晶晶界處發(fā)現(xiàn)位錯(cuò)塞積。Super304H和CHDG-A04合金蠕變斷裂均屬于脆性斷裂。斷口均出現(xiàn)冰糖狀花紋，晶界處均有顯微空洞。Super304H局部區(qū)域有穿晶解理時(shí)留下的光滑刻面。