晶粒尺寸和表面状态对S30432钢蒸汽氧化行为的影响

郭 岩, 唐丽英, 周荣灿, 侯淑芳, 林 琳

(西安热工研究院有限公司,西安 710032)

提高火电机组锅炉蒸汽参数可以有效地提高超超临界火电机组的热效率和降低排放.锅炉蒸汽参数越高,对锅炉材料的抗氧化性能要求也越高[1-3].S30432钢持久强度高,组织稳定性好,抗蒸汽氧化性能优异,其良好的综合性能优于 TP304H和TP347H钢,因而成为超超临界机组锅炉过热器和再热器的候选材料.S30432钢在650℃、时效105h时的蠕变断裂强度比 TP304H钢高50 MPa,其在600～700℃时的持久强度比 TP347H钢提高了20%以上,而且其高温许用应力大,在锅炉上应用时比TP347H钢的成本约低40%[4].

笔者研究了晶粒度和表面状态对S30432钢蒸汽氧化行为的影响,研究成果对今后的工业生产具有一定指导意义.

1 试验方法

试样选用4批锅炉钢管,分别标记为A、B、C和D钢,其规格分别为 φ 45 mm×8.9 mm、φ 45 mm ×9.2 mm 、φ 51 mm ×9 mm 和 φ 51 mm ×10 mm.4 种S30432钢管试样化学成分和晶粒度列于表1.在表1中,钢管试样B在管子内壁进行了喷丸处理,其余钢管试样均为酸洗后的供货状态.由表1可知:B钢管试样中抗氧化元素Cr和Si的质量分数最高;各钢管试样的晶粒度有所差异,钢管试样A的晶粒度最高,钢管试样D的晶粒度最低.

表1 4种S30432钢管试样的化学成分和晶粒度Tab.1 Chemical composition and grain size of four S30432 steel tube samples %

笔者采用自制的高温蒸汽氧化装置[5]进行氧化试验.该试验装置能够模拟火力发电厂蒸汽流通部件服役条件,试验温度为650℃,试验时间节点取为100 h、200 h、410 h 、650 h 和 1000 h,并在试验节点停炉时对系统吹氩气,直至试样冷却为止.

本文蒸汽氧化试验用的S30432钢管试样为瓦片状,瓦片的内、外弧分别为管子……