T91钢再热器管高温蒸汽氧化机理的研究

T91钢再热器管高温蒸汽氧化机理

T91钢再热器管高温蒸汽氧化机理的研究 赵彦芬[1]，张路[1]，刘江南[2]，王正品[2]，耿波[2]，石崇哲[2]

(1.苏州热工研究院 江苏 苏州 215004

2.西安工业学院 材料与化工学院，陕西 西安 710032)

摘要：为研究T91钢高温高压水蒸汽条件下锅炉管道内壁氧化层的形成机理，本文对T91钢锅炉再热器管内壁高温高压水蒸汽条件下的氧化层以及氧化层脱落后内壁形貌进行观察，利用X-Ray物相分析仪测试氧化层的物相结构。结果表明：T91钢在高温高压水蒸汽环境下产生的氧化皮内层为极薄且含有大量阳离子空位的单相无晶界CrFe2O4（阳离子空位约为37%）非晶体结构；中层为较厚的单相CrFe2O4细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构；外层为Fe3O4-Fe2O3的细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构。

关键词：高温高压、蒸汽氧化；物相结构；无晶界；非晶体

0 引言

火力发电机组蒸汽参数的提高需要强度更高、性能更可靠的热强钢。在新建机组和老机组的改造中，大量使用了T91钢，该钢为中Cr马氏体不锈钢，与1Cr18Ni9钢相比，其等强温度为625℃。在550℃以上，该钢推荐的设计许用应力约为2.25Cr-1Mo钢的2倍。但是在电厂的实际使用中，发现在蒸汽侧氧化层有增厚和脱落的现象。为减少爆漏事故的发生，延长管子的使用寿命，提高锅炉的安全运行水平，对过热器、再热器常用管材T91钢的高温水蒸汽氧化层形成机理的研究也是目前国内外金属界研究的主要方向之一[1-4]。 本文就某电厂200MW锅炉高温再热器T91钢管，内壁的氧化层形成机理进行了分析研究，最长运行时间近30000小时。

1 试验材料及方法

试验材料为该电厂锅炉高温再热管（管壁设计温度593/540℃）所选用的T91管，其规格为Ф43×5.5mm，分别在30、40、41等管屏下弯头取样。蒸汽含氧量约为0.007～0.030mg/L。试验用钢的合金成分和ASME SA213 T91标准和GB5310-1995 10Cr9Mo1VNb标准列于表1中[5]。

表1 试验用钢化学成分 (Wt%) 元素

原始钢管成分

ASME SA213

T91

GB5310-1995 0.08 0.08 ≤ ≤ 0.200.200.330.30~0.600.30

~0.608.598.00~9.508.00~9.500.890.85~1.050.85~1.050.200.18~0.250.18~0.250.041≤ 0.04≤ 0.040.06 ~0.1 0.06 ~0.1 0.030 ~0.070 0.030 ~0.07 ≤ 0.40≤ 0.40~0.12 0.010 0.020 ~0.50≤ ≤ 10Cr9Mo1VNb ~0.12 0.010 0.020 ~0.50

用金相显微镜、扫描电子显微镜、X－Ray物相分析仪，观察并测试了氧化皮形貌和分

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