TP304H钢的蒸汽氧化临界温度试验研究

TP304H钢的蒸汽氧化临界温度试验研究

唐丽英 侯淑芳 王彩侠 贾建民 陈吉刚

西安热工研究院有限公司，西安市兴庆路136号 710032

摘要：借助自制的蒸汽氧化装置对TP304H进行了560℃、590℃、605℃、620℃、650℃等5个温度等级各1000h的蒸汽氧化模拟试验，然后对不同温度、时间的蒸汽氧化试样表面的氧化皮平均厚度进行了对比研究，试验得出了TP304H在各试验温度下的氧化动力学曲线。试验结果表明TP304H蒸汽侧氧化皮发生快速生长的氧化界面临界温度在605℃～620℃之间，为了防止氧化皮发生快速生长，应将TP304H的锅炉管壁厚中央温度控制在630℃以下。

关键词：TP304H；蒸汽氧化；氧化动力学；临界温度

1前言
TP304H是一种典型的18Cr8Ni奥氏体不锈钢，由于其具有良好的弯管焊接工艺性能、高的持久强度、良好的耐腐蚀性能和组织稳定性，且冷变形能力非常好，一般认为该钢的使用温度最高可达650℃，作为锅炉管使用抗氧化温度可达705℃[1]。但是自2004年开始，国内已经多家电厂、上百台机组陆续出现了相当严重的氧化皮剥落引起的爆管和汽轮机冲蚀事故，涉及的奥氏体不锈钢管材主要有TP304H、TP347H、P316L、
12X18H12T、X8CrNiNb1613等[2]，其主要原因在于，在国内外开始设计建造超（超）临界机组时，一般主要根据材料的持久强度性能来规定其使用温度，对蒸汽氧化机理和具体规律则不了解，且重视程度不够。诸石大司研究了321和316不锈钢随温度升高而发生高温氧化加剧现象，发现在600℃～650℃之间，321和316不锈钢的氧化速度发生了突跃[3]。TP304H与321和316同为18Cr的粗晶奥氏体不锈钢,也可能存在这样一个氧化速率突变的临界温度，但是国内外目前仅有对其个别温度下的氧化规律及氧化层的微观组织研究，但对临界温度具体范围尚无研究。
本文通过对国内常用的TP304H粗晶奥氏体不锈钢锅炉管取样进行不同温度下的模拟蒸汽氧化试验，并对氧化试验后各试样表面氧化皮平均厚度的氧化动力学规律进行研究，得出TP304H钢蒸汽氧化规律与温度的关系，并给出TP304H钢蒸汽氧化速度不发生大幅增长时所对应的温度范围，从而为合理选择材料的许用温度以及电厂受热面报警温度提供参考依据。


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