燃用高碱煤锅炉受热面结焦及其防治研究概述

以准东煤为代表的高碱煤虽储量巨大,但火电机组掺烧高碱煤过程中造成锅炉受热面结焦问题突出,不仅降低锅炉热效率,而且严重威胁机组安全、稳定、经济运行。为解决结焦技术难题,促进高碱煤掺烧利用,对燃用高碱煤锅炉受热面结焦及其防治研究进行了综述。截至目前,国内外围绕燃煤锅炉受热面结焦特征、结焦机理、影响因素、防治措施等已经开展了广泛研究并取得了丰硕的研究成果。在控制燃煤质量、改善锅炉结构、优化锅炉运行等措施基础上,在锅炉受热面制备涂层成为防治结焦的重要技术途径。在未来研究过程中,涂层在具备突出抗结焦性能的同时,须兼具优良的耐高温、抗腐蚀、耐磨损、导热性、热疲劳等综合性能,且具有良好的制备经济性、制备效率,特别是现场适用性。

焊接热循环峰值温度对1000 MPa级超高强钢热影响区组织性能的影响

为研究1 000 MPa级超高强钢焊接热影响区(HAZ)不同区域的组织性能,采用焊接热模拟技术制备了试验钢在不同热循环峰值温度下的试样,通过夏比冲击试验研究了HAZ不同区域的冲击韧性。结果表明:在亚临界区(SCHAZ)、临界区(ICHAZ)和细晶区(FGHAZ),样品冲击吸收能量、裂纹扩展能量和动态冲击韧度较大,断口上形成较大面积的脚跟形纤维区和剪切唇,微观可看到大小不一的韧窝,样品冲击韧性较好;在粗晶区(CGHAZ),样品各项冲击数据均急剧下降,断口呈宏观脆性断裂,几乎全为放射区,微观下显示准解理断裂特征,表明裂纹扩展时受到的阻力减小,裂纹萌生后稳定扩展的时间减少,失稳扩展较快,样品的冲击韧性恶化,CGHAZ为HAZ中的韧性谷区;组织分析表明,粗大的晶粒和粗大的马氏体板条是导致CGHAZ脆化的主要原因。该结论为探究1 000 MPa级超高强钢在水电工程中的优选研制及工程应用奠定了理论基础。

风电机组关键部件磨蚀现状及防治研究进展

随着风电事业的迅猛发展,风电机组关键部件磨蚀问题日益突出,而关于该问题的全面综述鲜有报道,亟须系统分析总结风电机组磨蚀问题及防治手段,为解决长期困扰风电行业的磨蚀难题提供参考和建议.首先,阐述陆上及海上风电机组金属部件腐蚀磨蚀现状,统计国内典型区域非金属部件的磨蚀现状,分析其产生磨蚀损伤的机理,指出塔筒等金属结构件腐蚀磨蚀问题突出,叠加所在地的特殊区域环境,出现加速失效;齿轮等金属零部件的磨蚀损伤是进一步失效的诱发因素,表现出与承担功能相关的特有失效形式;非金属部件以叶片前缘的磨蚀最为突出,引起持续的发电量损失和维修费用激增.其次,分别综述风电机组金属部件和非金属部件的磨蚀防护技术,指出塔筒等结构件在普遍应用传统涂层保护的基础上,仍须探索包覆技术和附加防护装置等新的防护方式;叶片本体涂料防护技术相对成熟,但涂料防护和贴膜防护均无法满足叶片前缘全周期防护的要求.最后,分析总结风电机组关键部件磨蚀防治存在的主要技术问题,对后续的研究方向进行了探讨和展望,填补了风电机组关键部件磨蚀防治领域的综述空白.

620℃高效火电机组用CB2铸钢件材质特性与质量状态分析

我国自2013年以来大力发展620℃高效超超临界发电技术,随着再热蒸汽温度提升至620℃,机组再热系统面临着更严峻的服役环境,传统12%Cr马氏体耐热钢难以满足汽轮机关键部件的服役要求,因此必须采用性能更优异的CB2铸钢来制作汽轮机高温内缸和主汽阀门等大型铸件。本文系统阐述了大型CB2铸钢件的制造工艺、关键工序、合金化原理及主要性能特点,并对不同厂家CB2铸钢件的质量状态进行了对比分析,掌握了国内外不同厂家CB2铸钢件之间的性能差异。结果表明,国产与进口CB2铸钢件的化学成分、常规力学性能处于同一水平,金相组织均为回火马氏体,但国产CB2铸钢件相对于进口产品在晶粒度、非金属夹杂物、δ-铁素体含量控制等方面还存在一定差异。上述研究结果可为CB2铸钢件的采购、订货、质量验收提供技术依据,并为CB2铸钢件的质量改进提供技术参考。

能源行业检测机器人研究及应用进展

针对目前国内外应用在石化、电力等能源行业关键系统设备的检测机器人研究现状和不足,分别从吸附方式、行走方式、驱动方式和壁面过渡等方面进行归纳总结;针对爬行机器人关键技术的选取和组合,论述了典型爬行机器人样机的设计及应用情况,分析了其功能特点和实际应用的优缺点。指出了爬行检测机器人在存在吸附性和机动性之间的矛盾,存在壁面过渡能力的局限。最后,总结了管道、储罐等关键部位检测机器人面临的主要问题和发展趋势,对于能源行业检测机器人的设计和研究提出了展望。

超音速火焰喷涂制备NiCr金属陶瓷涂层的抗高温硫腐蚀与冲蚀磨损性能

为解决燃用高硫煤的超临界、超超临界机组锅炉受热面发生的高温硫腐蚀与冲蚀磨损,采用超音速火焰喷涂技术,喷涂自主开发的NiCr金属陶瓷涂层,研究该涂层的抗高温硫腐蚀性能以及冲蚀磨损性能,并通过现场挂片试验,考察涂层经过8 000 h服役后的剥落情况。喷涂态NiCr金属陶瓷涂层孔隙率为0.55%。在700℃环境中的高温硫腐蚀试验结果表明NiCr金属陶瓷涂层具有比2Cr13高的抗高温硫腐蚀能力,同时该涂层具有较高的抗冲蚀磨损性能。该研究利用超音速火焰喷涂的NiCr金属陶瓷涂层在贵州某燃用硫含量为2.81%的高硫煤火电厂中经8000h现场挂片服役后,涂层表面完好,结果表明该NiCr金属陶瓷涂层可有效提高超临界、超超临界机组受热面的抗高温硫腐蚀和磨损性能。

超超临界锅炉用新型奥氏体耐热钢HR3C的高温时效脆化研究

通过冲击性能试验、光镜、透射电镜和扫描电镜等方法对超超临界机组用新型奥氏体耐热钢HR3C经650℃时效不同时间后的冲击韧度和显微组织变化进行了研究。结果表明,HR3C钢在650℃时效过程中具有较明显的时效脆化倾向,时效500 h后冲击韧度由时效前的351.7 J/cm2降低到40 J/cm2以下,而后随着时效时间的延长(直至6000 h),冲击韧度基本稳定在20～25 J/cm2;HR3C钢长时时效后的断裂形式主要是以沿晶断裂为主的脆性断裂;时效初期HR3C钢冲击韧度降低的主要原因是由于沿晶析出较多网状M23C6和少量σ沉淀相造成的;时效后期,M23C6出现聚集、球化、长大,但由于σ相的析出量增加,使该钢时效6000 h后的冲击韧度仍保持在较低的水平。

汽轮机动叶片水蚀防护技术研究及应用

采用超音速火焰喷涂(HVOF)、超音速电弧喷涂(SWAS)制备两种抗水蚀涂层,对比分析了两种NiCr金属陶瓷涂层的组织结构、力学性能、热震性能、磨粒磨损及冲蚀磨损性能。结果表明,超音速火焰喷涂制备的NiCr金属陶瓷涂层结合强度为70 MPa,孔隙率为0.5%,涂层致密,抗热疲劳性能良好,耐磨粒磨损性能以及抗冲蚀性能优异,与2Cr13基体材料相比其抗磨损和冲蚀性能均得到显著提高。

超音速火焰喷涂NiCr金属陶瓷涂层的高温硫腐蚀性能

超(超)临界机组锅炉管在硫含量较高的烟气环境中常遭受严重的高温硫酸盐及硫化腐蚀,成为锅炉安全的隐患。在2Cr13不锈钢表面利用超音速火焰喷涂(HVOF)制备了NiCr金属陶瓷涂层(1375VM和TPRI-A),并用超音速电孤喷涂(SWAS)制备传统45CT涂层以作比较,研究了各涂层在700℃,H_2-1%H_2S环境中的硫化腐蚀性能以及涂覆(0.9Na,0.1K)_2SO_4盐膜后在700℃,O_2-1.5%(SO_2+SO_3)环境中的高温硫酸盐腐蚀性能。结果表明:HVOF制备的NiCr金属陶瓷涂层比SWAS制备的45CT涂层具有更优异的抗高温硫酸盐腐蚀及硫化腐蚀性能:封孔处理可显著提高HVOF制备的TPRI-A涂层的抗高温硫酸盐腐蚀以及硫化腐蚀性能。

双电机驱动的管道检测机器人空间定位

本文目的是研究双电机驱动的机器人在管道里的空间定位。针对此,构建了双电机驱动机器人运动模型,并采用了PID算法控制机器人实现差速转向和直线运动。进而结合编码器与陀螺仪采集的数据,进行位移计算和位置坐标推导。最后,进行机器人管道定位试验,取真实轨迹位置坐标与算法计算位置坐标各30组,通过Origin软件仿真其运动轨迹,并进行误差分析。结果显示两种轨迹基本重叠,平均误差小于3.5%,表明该定位算法可应用于双驱机器人开展管道检测时的空间定位计算。

汽轮机通流部件抗冲蚀涂层组织性能及应用

针对汽轮机通流部件冲蚀损伤机理,采用超音速火焰喷涂制备了NiCr和WC-Co金属陶瓷涂层,研究分析了不同涂层的组织结构、机械性能、热震性能、磨粒磨损及冲蚀磨损性能,探讨了2种涂层的磨粒磨损机理及冲蚀磨损机理。研究结果表明,超音速火焰喷涂制备的NiCr金属陶瓷涂层结合强度为70 MPa,孔隙率为0.5%,涂层致密。NiCr和WC-Co金属陶瓷涂层表现出相近的磨粒磨损和冲蚀性能,与2Cr13基体材料相比其抗磨损和冲蚀性能均得到显著提高。但是经过80次540℃的热循环后,NiCr金属陶瓷涂层保持完好,无明显开裂,而WC-Co涂层热循环后涂层发生明显的开裂失效。因此NiCr金属陶瓷涂层能够作为耐水蚀、耐固体颗粒侵蚀涂层应用在汽轮机通流部件上,显著提高通流部件抗冲蚀性能,有利于延缓通流部件使用寿命,具有广阔的应用前景。

热处理对热障涂层孔隙率及热导率的影响

热障涂层高温使用过程中不可避免发生烧结,引起涂层失效。为探索烧结过程对涂层可靠性的影响,采用等离子喷涂制备氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层,并对其进行1 000,1 100,1 200,1 300℃高温烧结试验,研究其高温烧结过程中的微观结构及热导率演变规律。结果表明:高温热处理引起热障涂层组织结构和热导率均发生变化,稳定状态的孔隙率为12%~14%,在热障涂层服役温度范围内热导率增加到1.25~1.45 W/(m·K)。

超超临界机组奥氏体/马氏体异种钢接头蠕变数值模拟

采用有限元方法对超超临界火电机组中新型奥氏体耐热钢HR3C/马氏体耐热钢T91异种钢接头在600℃/42.26 MPa内压作用下的最大蠕变主应力、von Mises等效应力和应力三轴度进行了数值模拟.结果表明,对于HR3C/T91异种钢接头,最大主应力峰值位于焊缝/T91界面附近区域,蠕变孔洞易于在焊缝/T91界面区域形成;von Mi-ses等效应力峰值同样位于焊缝/T91界面附近区域,因而,焊缝/T91界面区域内的蠕变孔洞易于扩张;应力三轴度的峰值分别位于HR3C/焊缝和焊缝/T91界面处,与界面重合.焊缝/T91界面处的应力三轴度数值较大、变化较小,采用应力三轴度可以更准确地描述HR3C/T91异种钢接头界面蠕变孔洞扩张及裂纹扩展特性,焊缝/T91界面为接头的薄弱环节.

超音速火焰喷涂MCrAlY涂层氧化性能研究

热障涂层中黏结层的氧化性能与其成分及其组织结构有关,该文采用超音速火焰喷涂方法制备NiCoCrAlTaY涂层和CoNiCrAlY黏结层,通过组织结构研究和氧化性能试验,研究不同成分的黏结层对超音速火焰喷涂MCrAlY黏结层氧化性能的影响,以及热生长氧化物(thermallygrownoxides,TGO)的生长机理。研究结果表明超音速火焰喷涂过程中,MCrAlY粉末发生了氧化,黏结层中含有大量半球形粒子。两种涂层氧化25h前TGO以Al2O3为主,氧化100h后,在Al2O3膜表面出现了大量的Ni/Cr/Co氧化物。CoNiCrAlY涂层氧化动力学系数为0.272m/h1/2,略低于NiCoCrAlTaY涂层。Ni/Cr/Co氧化物的形成取决于Ni、Cr、Co等元素的扩散速度和Al2O3膜的生长速度。

超超临界机组高压给水加热器设备监理

高压给水加热器是火电机组回热系统重要组成部分,对设备安全运行具有重要影响。本文从设备制造监理的角度,依据设备监理合同、设备采购技术协议及相关标准,对设备监理的策划、实施、质量问题发现与处理进行了阐述,帮助业主避免质量问题发生,确保设备合格出厂,为后续机组运行奠定了基础。同时也探索改进设备监理工作方式和方法,为类似设备制造监理提供借鉴。

制备参数对等离子喷涂热障涂层高温冲蚀性能的影响

燃机热端部件热障涂层实际服役过程中不可避免发生高温冲蚀,引起涂层失效。采用等离子喷涂工艺制备不同喷涂距离、不同喷涂功率的热障涂层,并对其进行1 000℃/60°高温冲蚀试验,研究制备参数对热障涂层耐高温冲蚀性能的影响规律。结果表明:42 kW功率制备涂层,随喷涂距离的增加(110,120,130 mm),涂层耐高温冲蚀性能降低,冲蚀率显著增大(31.40,45.11,76.79 mg/g);110 mm喷涂距离下制备涂层,随喷涂功率的增加(39,42 kW),涂层耐高温冲蚀性能提高,冲蚀率减小(58.86,31.40 mg/g);涂层力学性能是影响其高温冲蚀性能的重要因素。

脱硫循环泵腐蚀损失焊接修复工艺的研究及应用

选取脱硫循环泵常用材料2205双相不锈钢为焊接母材,通过焊接工艺和性能试验,研发修复脱硫循环泵磨蚀损伤的焊接工艺。试验表明,焊缝组织结构为奥氏体和铁素体构成的两相组织;焊接接头抗拉强度为795MPa,屈服强度为580MPa;焊接接头经正弯、背弯后无裂纹,且具有良好的抗点蚀性能。采用上述焊接工艺对磨蚀损伤的脱硫循环泵叶轮进行修复后,部件型线恢复良好。

HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能试验研究

通过力学性能试验、光学金相显微镜、透射电子显微镜,研究了HR3C钢焊接接头高温时效后的显微组织和力学性能。试验结果表明,经650℃时效,HR3C钢焊接接头的强度和硬度升高,焊缝硬度上升幅度大于母材;焊缝的时效脆化倾向明显,时效7 000 h后冲击功都保持在15 J以下。对试验结果的分析表明,焊缝区晶界处M23C6相的连续网状分布及σ相、G相的存在导致了其较低的缺口冲击功,而晶内均匀细小Z相的沉淀强化作用则提高了接头的强度和硬度。

HR3C/T91异种耐热钢焊接接头的力学性能及界面蠕变失效行为研究

针对新型奥氏体不锈钢HR3C与细晶粒强韧马氏体耐热钢T91异种钢焊接接头,采用手工氩弧焊接工艺、高温加速模拟、高温持久和常温力学性能试验研究HR3C与T91异种钢焊接接头的力学性能变化、高温强度、界面蠕变损伤及破坏特征。研究结果表明,焊前预热448 K,焊后不进行热处理条件下,接头的力学性能优异。加速模拟运行3 004 h后,接头的力学性能仍然良好。而加速模拟运行5 012 h后,HR3C/T91界面发生了蠕变失效,蠕变裂纹在管接头内表面焊缝/T91界面形核、扩展,然后在管接头外表面T91的临界热影响区内发展,最后导致接头蠕变失效。拉伸和弯曲试验过程中,接头的强度和塑性下降严重,断裂位置均在焊缝/T91界面区域。因此,焊缝/T91界面容易发生早期蠕变失效。

焊后热处理温度对P92钢焊缝显微组织和力学性能的影响

采用光学金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和力学性能测试等方法,研究了焊后热处理温度对P92钢焊缝显微组织和力学性能的影响.结果表明:热处理前P92钢焊缝硬度高、脆性大;随着焊后热处理温度的提高,P92钢焊缝的硬度降低、缺口冲击韧性升高;采用目前的常规热处理恒温时间、焊后热处理恒温温度达到746℃后,焊缝硬度和缺口冲击韧性可以达到母材的力学性能要求;造成P92钢焊缝硬度降低、缺口冲击性能提高的原因是由于板条马氏体基体向等轴亚晶转变、M23C6及MX相的脱溶析出及M23C6的聚集球化和缓慢长大造成的.