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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