马云海——表面加工状态对TP347H抗蒸汽氧化性能的影响

表面加工状态对TP347H抗蒸汽氧化性能的影响
马云海   郑开云   林富生  吾之英
上海发电设备成套设计研究院   上海   200240

摘要：研究了六种不同表面加工状态（磨床粗磨、砂轮磨削、320#砂纸研磨态、600#砂纸研磨态、1200#砂纸研磨态、抛光态）的TP347H在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化行为，氧化1200h后，采用增重法计算试样单位表面上的重量变化，用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析氧化膜表面及截面形貌、微观结构和元素分布，用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征。结果表明：TP347H的抗蒸汽氧化性能对材料的表面加工状态比较敏感。不同表面加工状态的TP347H氧化后，试样单位表面上的重量变化、表面氧化物形态、横截面氧化物形态差异明显。形成的典型氧化膜分内外两层，外层氧化膜主要是Fe3O4，内氧化层主要是含Cr量较高的(Fe,Cr)3O4以及少量的Cr2O3。随着材料表面光洁度的减小，越容易形成具有保护性的富铬氧化膜，TP347H抗蒸汽氧化性能越好。

关键词：TP347H钢 ，表面加工，蒸汽氧化，显微分析

随着电力工业的发展，世界范围内正在发展有着更高效率和更大容量的超（超）临界火电机组。奥氏体不锈钢TP347H在电站中被广泛的使用，以适应超（超）临界电站机组的蒸汽参数[1]。TP347H（1Cr19Ni11Nb）属于高碳18-8奥氏体不锈钢，作为先进锅炉的重要候选材料[2]，具有良好的高温强度和抗高温氧化性能[3]，主要用于制造650℃亚临界、超临界参数的大型发电锅炉的过热器、再热器的高温段以及高温管道等部件，作为电站锅炉用钢，其抗蒸汽氧化性能非常重要，但从目前公开文献看，国外对这种奥氏体钢蒸汽氧化进行了相关研究[4-6]，近些年，国内的相关研究也已开展[7-9]，西安热工研究院近几年在这一领域开展了一些专题研究工作外，其它科研院所和高校在这方面的系统性研究工作都开展得非常少，也有人做了一些模拟蒸汽氧化试验，但大多数试验都是在高压釜中进行（试验温度一般限制在500℃以下，并且蒸汽状态仅为静止状态，同时高压斧中水蒸气的氧含量等蒸汽品质无法控制），试验条件与实际高温高压流动蒸汽条件差距太大，其研究结果并不适于指导电厂生产。总体看，国内外对TP347H钢蒸汽氧化的研究还有待进一步完善，本试验采用高温高压流动蒸汽氧化装置进行试验，研究了六种表面状态TP347H在650℃/25MPa超临界水蒸气中的氧化情况，以期揭示表面状态对TP347H钢蒸汽氧化的影响规律。
1实验材料及方法
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