【正文】 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 黃穎,T91P91鋼管在電站鍋爐上的應(yīng)用[J].發(fā)電設(shè)備 ,1998,(03)[2] [J].中國(guó)力,2002(10):4044[3] 劉江南,趙彥芬,耿波,[J].鑄造技術(shù), 2005(3):202204[4] 李辛庚,齊慧濱,王學(xué)剛,[J].材料保護(hù),2003,36(6): 911[5] 吳含蘊(yùn),“四管”爆漏調(diào)研[J].中國(guó)電力,1995,38(5):2628[6] [J].發(fā)電設(shè)備,2001(5):4348[7] 鋼管在我國(guó)的應(yīng)用前景[J].寶鋼技術(shù),1997(6):4850[8] 李辛庚,齊慧濱,王學(xué)剛,[J].材料保護(hù),2003,36(6): [9] E. C. Potter, G. M. W. Mann. Proc. International Congress on Metaillic Corrosion[c].William Clowesamp。感謝材料與化工學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師們?cè)谌粘W(xué)習(xí)和工作中給予的關(guān)心和幫助。誠(chéng)摯感謝上官曉峰教授、要玉宏老師在課題研究中給予的耐心指導(dǎo)和幫助。在課題選擇、進(jìn)展及論文的撰寫上無(wú)不傾注了導(dǎo)師們的心血。致謝致謝本文是在導(dǎo)師王正品教授、金耀華導(dǎo)師精心指導(dǎo)下完成的。（3）同一溫度下，水蒸氣量的改變可以影響氧化速度的變化，500℃時(shí)水蒸氣較高氧化速率較大，525℃時(shí)水蒸氣較高氧化速率較小。（2）同一水蒸氣量下，溫度的變化量的改變可以影響氧化速度的變化。abC℃和525℃慢速氧化階段lnvT1曲線℃和525℃在慢速氧化階段lnvT1中的各點(diǎn)基本上都在高于600℃慢速氧化曲線lnvT1擬合出來(lái)的直線上方附近。（2）慢速氧化階段的水蒸氣氧化激活能參考?xì)v屆對(duì)本課題的研究結(jié)果，℃、650℃、660℃和668℃慢速氧化階段lnvT1曲線 高于600℃的慢速氧化曲線～60小時(shí)、20～70小時(shí)和30～ 分時(shí)段擬合方程10～60小時(shí)20～70小時(shí)30～80小時(shí)600℃y=+y=+y=+650℃y=+y=+y=+660℃y=+y=+y=+668℃y=+y=+y=+再由上表做出600℃、650℃、660℃和668℃分別在10～60小時(shí)、20～70小時(shí)和30～。m－2由擬合的方程可以計(jì)算出初始快速氧化階段的氧化激活能Q= kJ℃和525℃的lnvT1點(diǎn)明顯在高于600℃的擬合線下方。(1)初始快速氧化階段的水蒸氣氧化激活能由上式（）可知lnv與T1為線性關(guān)系，在歷屆的試驗(yàn)中已經(jīng)證明在溫度高于600℃時(shí)的初始快速氧化階段很好的吻合在一條lnvT1曲線上，其中Q=，頻率因子A=，繪制高于600℃。式中exp[Q/RT]的物理學(xué)意義為原子獲得額外能量Q的概率。這顯然是溫度升高時(shí)，原子獲得額外能量使自身活動(dòng)能力增大的結(jié)果。因此所表現(xiàn)出來(lái)的是曲線隨著溫度的升高，氧化速率變快。因此，在同等條件下，隨著溫度的升高，單位面積增重的速度減慢。h，都要高于前者。h，而525℃在500℃從表中方程可以看出，在快速氧化階段遵循直線y=a+bx規(guī)律，氧化速率為其斜率b值，a值則為氧化常數(shù)，在慢速氧化階段基本上遵循y=a+bxc規(guī)律。h，其中c的最高。h，b、慢速氧化階段中a、a為500℃，b為500℃,c為525℃,d為525℃。以單位面積上質(zhì)量變化（或者單位時(shí)間膜厚度變化）與時(shí)間繪圖即得到氧化動(dòng)力學(xué)曲線。而在525℃高水蒸氣下的氧化速度卻低于低水蒸氣下的氧化速度。隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)，氧化進(jìn)入了慢速氧化階段，在高、低蒸汽量下的氧化階段，單位面積氧化量差值越來(lái)越明顯曲線距離越來(lái)越大。從圖中可以明顯的觀察到，500℃在高水蒸氣量下的氧化速度高于在低水蒸氣量下的氧化速度，即氧化速度隨著水蒸氣量的增加而增加。 不同水蒸氣下500℃的氧化曲線 不同水蒸氣下525℃的氧化曲線，℃和525℃的氧化曲線。而在此水蒸氣量范圍下倆者先是同樣的速度上升一段時(shí)間后才開始有了變化。在水蒸氣量在280320ml/h時(shí)隨著氧化時(shí)間的延長(zhǎng)525℃的氧化曲線明顯高于500℃的氧化曲線，且剛開始很小一段時(shí)間倆者就開始發(fā)生了明顯的變化，初始快速氧化階段直線段的持續(xù)時(shí)間或單位面積增重的最大值隨溫度的升高而單調(diào)增大，氧化加劇。而后速度變慢下來(lái)，即所說的慢速氧化階段。即在同一氧化時(shí)間內(nèi)，溫度高的單位面積上的氧化量比較多。對(duì)于電廠長(zhǎng)期工作的T91鍋爐管來(lái)說，慢速階段氧化速率的大小是研究的關(guān)鍵。當(dāng)氧化層覆蓋整個(gè)鋼樣表面，并達(dá)一定厚度時(shí)，由于氧化層的隔阻作用，氧化的繼續(xù)進(jìn)行必須依靠原子的擴(kuò)散穿過氧化層，氧化速率便顯著減慢，這時(shí)的氧化階段稱慢速氧化階段。曲線a是500℃；曲線b是500℃；曲線c是525℃；曲線d是525℃、。；在每個(gè)溫度區(qū)間兩個(gè)試樣，通過加入水蒸氣量不同得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)及分析，試驗(yàn)所的數(shù)據(jù)如附錄所示。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，先提前30秒觀察刻度的變化范圍，然后選取中間值作為記錄結(jié)果。懸掛試樣時(shí)，用鎳鉻絲一端系住試樣，另一端則掛在工業(yè)純鈦之上，要保證鎳鉻絲的垂直，避免鎳鉻絲與爐壁的接觸，確保熱分析天平的精確測(cè)量。蒸餾水在蒸發(fā)皿中加熱形成水蒸氣，當(dāng)溫度加熱到試驗(yàn)溫度并保持穩(wěn)定（溫度的變化在177。熱分析天平是這次實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備。間斷記錄試樣氧化的增重量。經(jīng)由反饋線路傳給平衡線圈一個(gè)附加電流，線圈與磁鐵作用使直桿并帶動(dòng)橫梁恢復(fù)到原來(lái)的平衡位置。在光闌兩邊分別放置光源和光電元件。試樣懸吊于加熱爐管中部,爐管下端進(jìn)水蒸氣,上端排氣,水蒸氣由蒸餾水加熱蒸發(fā)生成。天平為光學(xué)讀數(shù),加熱爐為立式管型加熱爐,爐管長(zhǎng)550mm,控溫精度為177。試樣在T91鋼管上截取尺寸為50mm15mm2mm的平片狀試樣,表面經(jīng)800號(hào)水磨砂紙打磨,用蒸餾水清洗,丙酮除油,低溫烘干,并準(zhǔn)確測(cè)量試樣暴露在氧化環(huán)境中的總表面積。為此進(jìn)一步研究其在高溫水蒸氣下的氧化動(dòng)力學(xué)問題，為T91鋼管工程應(yīng)用的安全正常運(yùn)行提供技術(shù)依據(jù)。T91鋼就是一種可代替TP304的馬氏體鋼，而且和先進(jìn)的蒸氣系統(tǒng)的發(fā)展相適應(yīng)，在我國(guó)T91鋼以其良好的綜合性能及抗高溫氧化性能，現(xiàn)已大量使用。特別是用一些新型馬氏體鋼來(lái)取代奧氏體不銹鋼制造大型發(fā)電機(jī)組的厚壁件已成為今后發(fā)電機(jī)組耐熱材料的研究發(fā)展方向。T91鋼以其良好的熱強(qiáng)韌性、抗蠕變性能、高的熱導(dǎo)率、良好的可焊性等優(yōu)異性能成為高蒸汽參數(shù)電站鍋爐管的主力鋼種[24].近些年來(lái),為提高火力發(fā)電廠的效率,火電機(jī)組正從亞臨界(蒸汽參數(shù)為540℃/)向高溫超臨界(蒸汽參數(shù)為600℃/)和高溫超超臨界(蒸汽參數(shù)為700℃/)方向發(fā)展[25]。這些介質(zhì)不僅對(duì)管壁造成一定的壓力，而且還有一定的腐蝕作用。 本課題研究的目的及意義我國(guó)火力發(fā)電事業(yè)發(fā)展很快，鍋爐的容量與蒸汽參數(shù)愈來(lái)愈高?？梢灶A(yù)計(jì),T91鋼不久將在我國(guó)形成批量生產(chǎn)[23]。冶金部將9Cr1Mo鋼列入“八五”重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目,成都無(wú)縫鋼管廠在1991年試制出了φ516和φ514從性能和經(jīng)濟(jì)性方面考慮,T91鋼是較理想的鍋爐替代材料。鍋爐的厚壁受壓部件例如集箱,必須慎重選擇材料?，F(xiàn)代電站鍋爐為得到更高的效率比,蒸氣溫度要達(dá)到540～565℃之間。 由于T91鋼的優(yōu)異性能,特別在高溫下有較高的蠕變和持久強(qiáng)度及許用應(yīng)力,因而可以減小管子壁厚,降低成本。T91鋼管在600～625℃溫度范圍內(nèi)填補(bǔ)了12Cr2MoWVTiB鋼和19Cr9Ni的TP304H鋼的位置,可用它制造300MW/600MW機(jī)組亞臨界自然循環(huán)鍋爐的高溫再熱器和高溫過熱器,實(shí)現(xiàn)基本不用奧氏體鋼的目標(biāo)。而T91鋼除了保持優(yōu)良的抗高溫腐蝕性能的優(yōu)點(diǎn)外,600℃以上的高溫蠕變強(qiáng)度有較顯著的提高,差不多是T9鋼的3倍,與TP304H鋼在625℃溫度下等強(qiáng)(105h的持久強(qiáng)度),并且持久斷裂塑性穩(wěn)定。由于該鋼熱強(qiáng)性能高,抗時(shí)效性能好,長(zhǎng)期運(yùn)行過程中組織穩(wěn)定,并具備承受一定過載的一般的9%Cr和12%Cr鐵素體鋼,如ASTM A213標(biāo)準(zhǔn)中的T9以及DIN17175標(biāo)準(zhǔn)中的X20CrMoV121鋼,都具有較好的抗高溫腐蝕性能,允許金屬壁溫在650℃下長(zhǎng)期工作。T91鋼就是一種可代替TP304的馬氏體鋼，而且和先進(jìn)的蒸汽系統(tǒng)的發(fā)展相適應(yīng)，其具有更加廣闊的應(yīng)用前景。另外制造大型發(fā)電機(jī)組的厚壁件已成為今后發(fā)電機(jī)組耐熱材料的研究發(fā)展方向。T91鋼除了保持優(yōu)良的抗高溫腐蝕性能的優(yōu)點(diǎn)外,600℃以上的高溫蠕變強(qiáng)度有較顯著的提高,差不多是T9鋼的3倍,與TP304H鋼在625℃溫度下等強(qiáng)(105h的持久強(qiáng)度),并且持久斷裂塑性穩(wěn)定。在新型的耐熱鋼的開發(fā)中，應(yīng)用較成熟的是改良型9Cr1Mo鋼。 T91鋼的應(yīng)用前景一般的9%Cr和12%Cr鐵素體鋼,如ASTM A213標(biāo)準(zhǔn)中的T9以及DIN17175標(biāo)準(zhǔn)中的X20CrMoV121鋼,都具有較好的抗高溫腐蝕性能,允許金屬壁溫在650℃下長(zhǎng)期工作?？梢灶A(yù)計(jì)，T/P91鋼不久將在我國(guó)形成批量生產(chǎn)。陡河發(fā)電廠四臺(tái)鍋爐的高溫過熱器、高溫再熱器部分選用T91鋼管，最長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間已近3萬(wàn)小時(shí)左右，邢臺(tái)、渭河、軍糧城、龍口電廠以及大同二電廠、豐鎮(zhèn)熱電廠等，在維修改造換管過程中，已使用或準(zhǔn)備使用T/P91鋼管。迄今為止, T91鋼已經(jīng)有10余年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),成為一種比較成熟的新鋼種,對(duì)該鋼種的熱處理工藝、熱變形規(guī)律及組織性能等方面的研究報(bào)告很多。無(wú)論從性能方面還是從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，T/P91鋼是較為理想的鍋爐TP304H鋼的替代材料和T22的更新材料。對(duì)于超臨界機(jī)組的主蒸氣管道的材料，采用T91鋼管在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，是一個(gè)很有發(fā)展前途的新鋼種。五”后期,全國(guó)年需用量可達(dá)萬(wàn)t,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景見好[17]。目前制造400t/h,670t/h鍋也采用T91鋼管代替12Cr2MoWVTiB鋼管,其用量逐步擴(kuò)大,1996年上海鍋爐廠一家就進(jìn)口使用T91鋼管2000余噸,全國(guó)鍋爐廠按年生產(chǎn)1200萬(wàn)kW鍋爐計(jì)算,則需用約7000t/aT91鋼管。新制造的300MW/600MW機(jī)組的1050t/h鍋爐和2008t/h鍋爐,已分別用T91鋼管230t/臺(tái)、400多噸/臺(tái)。因此,鍋爐設(shè)計(jì)規(guī)范中的GB922288《水管鍋爐受壓元件強(qiáng)度計(jì)算》標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家勞動(dòng)部頒布的法規(guī)《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》1987年版,便將這兩個(gè)牌號(hào)的鋼管允許使用的最高溫度從620℃降至600℃。經(jīng)對(duì)多年運(yùn)行中爆管事故的統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)過去生產(chǎn)的12Cr2MoWVTiB鋼的熱強(qiáng)性能達(dá)不到試驗(yàn)推薦的持久強(qiáng)度水平。1995年GB5310《高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管》標(biāo)準(zhǔn)修訂時(shí)把它納入標(biāo)準(zhǔn),鋼號(hào)為10Cr9Mo1VNb[16]。在這兩年,對(duì)由NKK公司提供的一些樣管經(jīng)綜合性能評(píng)定后,于1987年上海鍋爐廠把它用于代替“鋼研102”和TP304H鋼?；鹆Πl(fā)電在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來(lái)越重要。T91鋼的研制成