【正文】 參考文獻參考文獻[1] 黃穎,T91P91鋼管在電站鍋爐上的應用[J].發(fā)電設備 ,1998,(03)[2] [J].中國力,2002(10):4044[3] 劉江南,趙彥芬,耿波,[J].鑄造技術, 2005(3):202204[4] 李辛庚,齊慧濱,王學剛,[J].材料保護,2003,36(6): 911[5] 吳含蘊,“四管”爆漏調研[J].中國電力,1995,38(5):2628[6] [J].發(fā)電設備,2001(5):4348[7] 鋼管在我國的應用前景[J].寶鋼技術,1997(6):4850[8] 李辛庚,齊慧濱,王學剛,[J].材料保護,2003,36(6): [9] E. C. Potter, G. M. W. Mann. Proc. International Congress on Metaillic Corrosion[c].William Clowesamp。感謝材料與化工學院領導和老師們在日常學習和工作中給予的關心和幫助。誠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和幫助。在課題選擇、進展及論文的撰寫上無不傾注了導師們的心血。致謝致謝本文是在導師王正品教授、金耀華導師精心指導下完成的。（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℃時水蒸氣較高氧化速率較大，525℃時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中的各點基本上都在高于600℃慢速氧化曲線lnvT1擬合出來的直線上方附近。（2）慢速氧化階段的水蒸氣氧化激活能參考歷屆對本課題的研究結果，℃、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、20～70小時和30～ 分時段擬合方程10～60小時20～70小時30～80小時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、20～70小時和30～。m－2由擬合的方程可以計算出初始快速氧化階段的氧化激活能Q= kJ℃和525℃的lnvT1點明顯在高于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為線性關系，在歷屆的試驗中已經證明在溫度高于600℃時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]的物理學意義為原子獲得額外能量Q的概率。這顯然是溫度升高時，原子獲得額外能量使自身活動能力增大的結果。因此所表現出來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，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℃。以單位面積上質量變化（或者單位時間膜厚度變化）與時間繪圖即得到氧化動力學曲線。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。隨著氧化時間的延長，氧化進入了慢速氧化階段，在高、低蒸汽量下的氧化階段，單位面積氧化量差值越來越明顯曲線距離越來越大。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間后才開始有了變化。在水蒸氣量在280320ml/h時隨著氧化時間的延長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)時間或單位面積增重的最大值隨溫度的升高而單調增大，氧化加劇。而后速度變慢下來，即所說的慢速氧化階段。即在同一氧化時間內，溫度高的單位面積上的氧化量比較多。對于電廠長期工作的T91鍋爐管來說，慢速階段氧化速率的大小是研究的關鍵。當氧化層覆蓋整個鋼樣表面，并達一定厚度時，由于氧化層的隔阻作用，氧化的繼續(xù)進行必須依靠原子的擴散穿過氧化層，氧化速率便顯著減慢，這時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℃、。；在每個溫度區(qū)間兩個試樣，通過加入水蒸氣量不同得出的數據進行對比實驗及分析，試驗所的數據如附錄所示。在讀取數據時，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果。懸掛試樣時，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量。蒸餾水在蒸發(fā)皿中加熱形成水蒸氣，當溫度加熱到試驗溫度并保持穩(wěn)定（溫度的變化在177。熱分析天平是這次實驗的主要設備。間斷記錄試樣氧化的增重量。經由反饋線路傳給平衡線圈一個附加電流，線圈與磁鐵作用使直桿并帶動橫梁恢復到原來的平衡位置。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。天平為光學讀數,加熱爐為立式管型加熱爐,爐管長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800號水磨砂紙打磨,用蒸餾水清洗,丙酮除油,低溫烘干,并準確測量試樣暴露在氧化環(huán)境中的總表面積。為此進一步研究其在高溫水蒸氣下的氧化動力學問題，為T91鋼管工程應用的安全正常運行提供技術依據。T91鋼就是一種可代替TP304的馬氏體鋼，而且和先進的蒸氣系統(tǒng)的發(fā)展相適應，在我國T91鋼以其良好的綜合性能及抗高溫氧化性能，現已大量使用。特別是用一些新型馬氏體鋼來取代奧氏體不銹鋼制造大型發(fā)電機組的厚壁件已成為今后發(fā)電機組耐熱材料的研究發(fā)展方向。T91鋼以其良好的熱強韌性、抗蠕變性能、高的熱導率、良好的可焊性等優(yōu)異性能成為高蒸汽參數電站鍋爐管的主力鋼種[24].近些年來,為提高火力發(fā)電廠的效率,火電機組正從亞臨界(蒸汽參數為540℃/)向高溫超臨界(蒸汽參數為600℃/)和高溫超超臨界(蒸汽參數為700℃/)方向發(fā)展[25]。這些介質不僅對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火力發(fā)電事業(yè)發(fā)展很快，鍋爐的容量與蒸汽參數愈來愈高?？梢灶A計,T91鋼不久將在我國形成批量生產[23]。冶金部將9Cr1Mo鋼列入“八五”重點開發(fā)項目,成都無縫鋼管廠在1991年試制出了φ516和φ514從性能和經濟性方面考慮,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代電站鍋爐為得到更高的效率比,蒸氣溫度要達到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度及許用應力,因而可以減小管子壁厚,降低成本。T91鋼管在600～625℃溫度范圍內填補了12Cr2MoWVTiB鋼和19Cr9Ni的TP304H鋼的位置,可用它制造300MW/600MW機組亞臨界自然循環(huán)鍋爐的高溫再熱器和高溫過熱器,實現基本不用奧氏體鋼的目標。而T91鋼除了保持優(yōu)良的抗高溫腐蝕性能的優(yōu)點外,600℃以上的高溫蠕變強度有較顯著的提高,差不多是T9鋼的3倍,與TP304H鋼在625℃溫度下等強(105h的持久強度),并且持久斷裂塑性穩(wěn)定。由于該鋼熱強性能高,抗時效性能好,長期運行過程中組織穩(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標準中的T9以及DIN17175標準中的X20CrMoV121鋼,都具有較好的抗高溫腐蝕性能,允許金屬壁溫在650℃下長期工作。T91鋼就是一種可代替TP304的馬氏體鋼，而且和先進的蒸汽系統(tǒng)的發(fā)展相適應，其具有更加廣闊的應用前景。另外制造大型發(fā)電機組的厚壁件已成為今后發(fā)電機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)點外,600℃以上的高溫蠕變強度有較顯著的提高,差不多是T9鋼的3倍,與TP304H鋼在625℃溫度下等強(105h的持久強度),并且持久斷裂塑性穩(wěn)定。在新型的耐熱鋼的開發(fā)中，應用較成熟的是改良型9Cr1Mo鋼。 T91鋼的應用前景一般的9%Cr和12%Cr鐵素體鋼,如ASTM A213標準中的T9以及DIN17175標準中的X20CrMoV121鋼,都具有較好的抗高溫腐蝕性能,允許金屬壁溫在650℃下長期工作?？梢灶A計，T/P91鋼不久將在我國形成批量生產。陡河發(fā)電廠四臺鍋爐的高溫過熱器、高溫再熱器部分選用T91鋼管，最長運行時間已近3萬小時左右，邢臺、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，已使用或準備使用T/P91鋼管。迄今為止, T91鋼已經有10余年的應用經驗,成為一種比較成熟的新鋼種,對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告很多。無論從性能方面還是從經濟性方面考慮，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。對于超臨界機組的主蒸氣管道的材料，采用T91鋼管在技術上可行，經濟上合理，是一個很有發(fā)展前途的新鋼種。五”后期,全國年需用量可達萬t,國內市場前景見好[17]。目前制造400t/h,670t/h鍋也采用T91鋼管代替12Cr2MoWVTiB鋼管,其用量逐步擴大,1996年上海鍋爐廠一家就進口使用T91鋼管2000余噸,全國鍋爐廠按年生產1200萬kW鍋爐計算,則需用約7000t/aT91鋼管。新制造的300MW/600MW機組的1050t/h鍋爐和2008t/h鍋爐,已分別用T91鋼管230t/臺、400多噸/臺。因此,鍋爐設計規(guī)范中的GB922288《水管鍋爐受壓元件強度計算》標準和國家勞動部頒布的法規(guī)《蒸汽鍋爐安全技術監(jiān)察規(guī)程》1987年版,便將這兩個牌號的鋼管允許使用的最高溫度從620℃降至600℃。經對多年運行中爆管事故的統(tǒng)計,發(fā)現過去生產的12Cr2MoWVTiB鋼的熱強性能達不到試驗推薦的持久強度水平。1995年GB5310《高壓鍋爐用無縫鋼管》標準修訂時把它納入標準,鋼號為10Cr9Mo1VNb[16]。在這兩年,對由NKK公司提供的一些樣管經綜合性能評定后,于1987年上海鍋爐廠把它用于代替“鋼研102”和TP304H鋼?；鹆Πl(fā)電在經濟發(fā)展中的地位越來越重要。T91鋼的研制成