12%Cr超超临界转子钢锻造裂纹机理分析及损伤模型建立

针对12%Cr超超临界转子钢锻造表面裂纹严重的问题,从变形条件及应力-应变状态的角度出发,基于热拉伸实验获取了相应条件下的应力-应变曲线。通过分析断口形貌,判断了12%Cr超超临界转子钢高温拉伸断裂为典型的韧性断裂,并分析了锻造裂纹的产生与析出相的关系。通过观察试样断口切片,发现了大量相互缠结的位错,这些相互缠结的位错也是导致金属断裂的原因。通过对临界损伤值的比对发现,在应变速率为0.5 s^(-1)、温度为1100~1200℃时锻造最不易产生裂纹;在Normalized Cockcroft&Latham损伤模型的基础上引入温度补偿的应变速率因子Zener-Hollomon参数,建立了临界损伤值与Zener-Hollomon参数的关系式,得到考虑了温度和应变速率综合影响的高温损伤模型。

12%Cr超超临界转子钢中化学元素含量与淬火温度关系的研究

通过Jmat-Pro软件模拟不同化学元素含量对12%Cr超超临界转子钢中铁素体含量的影响,研究了钢中6种化学元素与淬火温度的关系。在此基础上,利用MATLAB软件建立了12%Cr超超临界转子钢中6种化学元素含量与淬火温度之间的关系模型。

12%Cr超超临界转子钢的晶粒长大规律

研究了12%Cr钢在1 000~1 250℃温度下保温时间对奥氏体晶粒长大的影响。通过实验研究,获得了该钢奥氏体晶粒在高温下的长大规律,建立了晶粒长大的动力学模型,并通过对该模型的拟合值和试验值的对比,表明此模型对其长大规律的预测具有较高的准确性。

9%～12%Cr耐热钢汽轮机缸体材料设计理念

介绍9%~12%Cr铁素体耐热钢的发展历程及超超临界汽轮机缸体材料在日、韩、美及欧洲等国家和地区的研发动态。重点介绍了欧洲COST计划、韩国斗山、日本国立材料研究所等的研究成果。从避免δ铁素体析出,增加强化相稳定性及提高材料在服役条件下的耐蚀性等角度出发,提出适用于620℃超超临界汽轮机缸体材料的耐热合金优化设计理念。

10%Cr型超超临界转子钢冶炼工艺研究

通过冶炼工艺试验研究,成功解决了10%Cr型超超临界转子钢低Si、低Al的成分控制及脱氧问题,并实现了化学成分的稳定控制,生产出了质量优良的百吨级电渣钢锭,检验全部合格。

12%Cr超超临界转子钢热变形行为及高温塑性本构方程

以12%Cr超超临界转子钢作为研究对象,借助Gleeble-1500D热模拟实验机,在变形温度为900~1250℃,应变速率为0.005,0.05,0.5和5 s^-1,变形量为50%的条件下,对试样进行热变形压缩实验。通过实验得到了该材料在不同参数下的应力-应变曲线,采用Arrhenius双曲正弦函数推导出12%Cr超超临界转子钢最大变形抗力本构方程,并分析了不同热加工条件下12%Cr超超临界转子钢的微观组织。通过实验可以得出:12%Cr超超临界转子钢对变形温度和应变速率的变化较为敏感,变形温度越高,应变速率越低,所对应的应力值越小,再结晶现象越容易发生。12%Cr超超临界转子钢的变形激活能为Q=5.266×10^5 J·mol^-1。

9%~12%Cr高中压转子材料发展历程与工程化关键技术

高中压转子锻件因其尺寸规格和使用工况的特殊性,已成为超超临界机组技术发展过程中具有里程碑意义的关键部件。目前商业化运行的600~620℃超超临界机组中,广泛采用9%~12%Cr马氏体耐热钢制造高中压转子锻件。综述了近60年来9%~12%Cr高中压转子锻件耐热材料的发展历程,针对不同使用温度的高中压转子锻件,重点介绍了锻件的选材情况、化学成分和强化机制,并针对工程化制造过程中冶炼工艺、锻造工艺和热处理工艺的难点和关键点进行了简要叙述,为600℃及以上超超临界机组高中压转子锻件的工程化制造提供指导性建议。

我国超超临界汽轮机高温转子锻件材料研发建议

文章论述欧洲、日本及国内超超临界高温转子锻件材料研发情况,结合国内9%～12%Cr铁素体耐热钢转子锻件的实际研发情况,给出我国超超临界汽轮机高温转子锻件材料的研发建议。

630～650℃超超临界汽轮机高温转子锻件研发难点

介绍了630~650℃超超临界汽轮机高温转子锻件的研发难点。通过论述合金元素对9%~12%Cr铁素体耐热钢性能的影响,分析了超级铁素体耐热钢转子锻件研发存在的难点,如Ⅳ型裂纹失效、抗氧化性、N/B比例和组织稳定性问题等。分析表明,只有解决这些难点问题,才能保证转子在630~650℃下长期稳定运行。

火电机组高中压转子选材的研究进展

为了节约资源和保护环境,传统燃煤机组面临降煤耗、提热效的重大挑战,热效率的提高依赖于机组蒸汽参数的优化和材料的更新换代。转子作为汽轮机组的核心热端部件之一,在高温高压蒸汽中服役并承受各种交变负载。随着蒸汽温度从600℃升高到700℃以上,转子选材面临更严苛的挑战——材料逐渐由传统的9~12%Cr耐热钢过渡到镍基高温合金。对于不同参数的汽轮机转子选材,各国纷纷制定了研究计划。本文论述了转子选材的注意事项以及世界各大国的研究进展,并回顾了国内汽轮机机组的发展情况;综述了国外700℃等级汽轮机高中压转子选材研究成果,为我国700℃等级汽轮机研发提供一定视角和参考。

我国超超临界汽轮机用高温铸件材料发展趋势

论述了国外汽轮机用高温铸件材料的发展状况，分析比较了9％-12％Cr铁素体耐热钢和镍基合金铸件与低合金铸件制造工艺的差异，指出我国超超临界汽轮机用高温铸件材料的发展趋势。