700℃先进超超临界机组末级过热器用新型镍铁基高温合金的组织与性能

研究了700℃先进超超临界(A-USC)机组末级过热器用新型镍铁基HT700T高温合金的组织和性能。结果表明:HT700T合金为析出强化型合金,在750℃的组织稳定性较好;合金在750℃时的屈服强度为598 MPa,且热暴露3000 h后其屈服强度仍约为400 MPa;合金在750℃/105h的持久强度为103 MPa;在750℃热暴露104h后,室温冲击功为50 J·cm-2,较热暴露前的略有下降;合金的750℃抗蒸汽氧化性能达到完全抗氧化级,在750℃/2×105h模拟烟灰/烟气条件下的金属腐蚀深度约为0.2 mm;HT700T合金的综合性能基本满足700℃A-USC机组末级过热器的服役性能要求,其工业试制锅炉管已在试验平台上正常运行超过15000 h。

先进超超临界机组用候选材料Alloy 263的组织稳定性

对用于先进超超临界机组锅炉的候选高温合金Alloy 263在固溶处理、沉淀硬化处理和750℃时效3 000 h过程的组织演变行为进行了研究并分析了其组织的稳定性.结果表明：在固溶处理状态下的Alloy 263组织晶粒度为4~5级,较多的一次（Ti、Mo）C弥散分布于γ基体上,且γ′相形核于晶内;沉淀硬化处理主要在晶内共格析出颗粒状γ′相,在晶界析出大量的M23C6;在750℃长期时效条件下,γ′相发生Ostwald熟化,且与基体的错配度增加,M23C6和MC继续析出与长大;在时效1 000 h下基本处于稳定状态,当时效为3 000 h时,有针状η相生成;高温合金Alloy263在750℃下具有良好的组织稳定性.

700℃先进超超临界机组过/再热器材料C-HRA-1合金组织稳定性研究

研制了可工业化规模生产的700℃先进超超临界机组过/再热器用C-HRA-1镍基合金管材。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等分析手段,结合热力学计算,研究了C-HRA-1合金在750℃和800℃长期时效处理过程中的组织稳定性。结果表明:C-HRA-1合金管材经固溶处理后冷轧态发生完全再结晶,没有明显析出相;经800℃/12h/AC时效硬化处理后,基体上弥散分布着细小球状的γ′相,且基体中析出少量粒状MC,晶界和孪晶界析出断链状M23C6,M23C6在800℃长期时效处理中逐渐向基体溶解;750℃和800℃长期时效处理过程中,γ′相逐渐粗化并由球形趋向立方状,与时效时间相比,时效温度对γ′相粗化的影响更为显著;750℃和800℃长期时效处理过程中没有发现有害相析出,说明C-HRA-1合金管材在750℃和800℃下具有良好的组织稳定性。

镍基合金FN3蠕变-疲劳交互试验特性研究

超高参数燃煤电站汽轮机工作条件非常复杂,有必要对复杂应力状况下的新材料力学行为进行评价。对进汽温度大于650℃的先进超超临界燃煤电站用镍基高温合金FN3,在725℃下进行了应变控制蠕变-疲劳交互试验,拉伸峰值应变保载时间为0.5 min和3 min。结合应变变程划分(SRP)模型和M-C模型,从半寿命对应的总应变划分出弹性应变和非弹性应变,将非弹性应变划分为拉向塑性与压向塑性应变、拉向蠕变与压向塑性应变、拉向蠕变与压向蠕变应变以及拉向塑性与压向蠕变应变,提出了各应变分量与失效循环次数的幂函数关系,并拟合各分量的关系参数。对试验结果和断口特征进行了比较分析,结果表明,在相同的应变幅下,随着保载时间的增加,FN3合金蠕变损伤量增加,疲劳失效次数降低。由于析出相的强化作用,合金抵抗裂纹扩展的能力增强,总失效时间增加。研究成果可为先进超超临界汽轮机机组高温部件的选材和使用提供参考。

700℃超超临界燃煤发电机组系统设计研发现状

对国外700℃先进超超临界燃煤发电机组系统设计的研发现状进行了分析和综述。介绍了3种先进的汽水循环系统以及电站及组件的优化设计方案。同时提出了可以进一步开展的研究内容,旨在推动我国700℃先进超超临界燃煤发电技术的研究工作。

基于“双碳”目标的中国火力发电技术发展路径研究

火力发电是中国最主要的电力来源和CO_(2)排放来源,火力发电行业的CO_(2)减排是顺利实现“碳达峰、碳中和”目标的重要保证。为了探究“双碳”背景下中国火力发电技术发展路径,结合中国火力发电行业发展历程以及中长期电力消费结构展望,预测中国火力发电技术将从注重高参数、高效率向调峰灵活性转变。针对超高参数火力发电技术、灵活性调峰技术,以及整合煤气化联合循环发电(integrated gasification combined cycle,IGCC)/煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)联合循环技术进行了探讨和研究,发现超高参数火力发电技术发展受限于耐高温材料,灵活性改造能有效延展火力发电技术的生命周期,认为IGCC/IGFC发电技术是兼具高效率、灵活性的洁净煤发电技术,并提出煤气(油)电一体化能源基地的应用场景。展望2060年,建议加强煤气化/净化技术、燃料电池发电技术、IGFC系统集成控制技术的研发,助力中国顺利实现碳中和。

焊后热处理对Inconel 617B时效性能和组织的影响

将Inconel 617B焊接接头试样及其焊后热处理试样在750℃下时效1000~5000 h,通过对比室温拉伸强度、硬度以及冲击韧性,采用扫描电镜、透射电镜分析两组试样的析出相,探讨焊后热处理对Inconel 617B时效性能的影响及机理。结果表明:时效前,焊后热处理试样母材区有析出相,焊缝区析出相数量略有增加。焊后热处理使Inconel 617B的强度、硬度升高,冲击韧性降低;时效后,焊后热处理试样析出相尺寸更大,随时效时间延长,两组试样析出相的尺寸区别逐渐减少。因此焊后热处理试样长时时效后的强度、硬度逐渐低于原始焊接接头试样,冲击韧性差值减少。