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作者:ope体育体育赛事|2020-02-27|浏览:174

锅炉喷嘴用耐热钢的研究

锅炉燃烧器喷嘴是燃煤系统的重要部件,广泛应用于发电厂锅炉,主要目的在于将煤粉通过喷嘴输送入到锅炉燃烧室内。它一方面承受着煤粉的冲刷磨损,另外一方面与与锅炉相连,ope体育体育赛事温度高达900~1200C,由此可见锅炉喷嘴的工作环境十分恶劣。在这种恶劣的环境下,就对锅炉喷嘴所采用的钢材提出了巨大的挑战,锅炉喷嘴一般都采用耐热钢,本文就此进行探讨。

1耐热钢的定义工作温度的升高,一方面影响钢的化学稳定性;另一方面降低钢的强度。为此,要求钢在高温下应具有抗蠕变、抗热松弛和热疲劳性能及抗氧化能力;一定介质中耐腐蚀的能力以及足够的韧性;有良好的加工性能及焊接检;照不同用途有合理的组织稳定性。

耐热钢是指在高温下工作并具有一定强度和抗氧化耐腐蚀能力的钢种,耐热钢包括热稳定钢和热强钢。热稳定钢是指在高温下抗氧化或执高温介质腐蚀而不破坏的钢种,如炉底板、炉栅等。它们工作时的主要失效形式是高温氧化。

2锅炉喷嘴用耐热钢的要求优异的、综合性的高温力学性能。也就是说要求材料具有优良的抗期变性能,足够的高温持久强度,良好的高温疲劳性能,适当的高温塑性等,以保证金属材料在服役期间内安全工作,具备应有的使用寿命。

高温下使用的材料应具有足够好的冶炼加工等工艺性能。高温下的工作部件的形状往往是十分复杂的,对所使用材料的化学成分的要求也是十分严格的。因此要求这些材料要具有良好的冶炼工艺性以及足够好的铸造、锻造、焊接、机加工性能等以保证能获得实际工程中所需要的工程部件和设备。

这些铁素体形成的元素,在高温下能促使金属表面生成致密的氧化膜,防止继续氧化,是提高钢的抗氧化性和抗高温气体腐蚀的主要元素。但铝和硅含量过高会使室温塑性和热塑性严重恶化。铬能显著提高低合金钢的再结晶温度,含量为2%时,强化效果最好。

3锅炉喷嘴用耐热钢的研究进展容易发生变形,高温氧化能力差等问题。喷嘴使用不到一个大修期就由于龟裂或者烧损变形而报废,增加了维修工作量和停炉次数,严重影响了正常生产。为了提高锅炉的使用寿命,因此,目前大量采用高温合金耐热钢。高温合金按基体分有铁基、镍基和钴基合金三类,其牌号为GH+四位数字“GH表示高温合金,第一位数字为1、2时表示铁基合金,3、4表示镍基合金,5、6表示钴基合金,这六个首位数字中,奇数代表固溶强化型合金,偶数代表时效硬化型合金。

3.1铁基高温合金这类合金是在奥氏体耐热钢的基础上增加了Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、Al等元素,以进一步提高抗氧化性和热强性。常用的牌号有GH1140、GH2130、GH2302、GH2132、GH2136等。GH1140采用固溶处理,组织为单相奥氏体,具有良好的抗氧化性及冲压、焊接性能,适于制造在850C以下工作的喷气发动机燃烧室和加力燃烧室零部件。GH2130、GH2302、GH2132、GH2136采用固溶加时效处理,析出丫‘第二相强化,因而高温强度高,用于制造在650~800C下工作的受力零件,如涡轮盘、叶片、紧固件等。

3.2镍基高温合金Al等元素。镍基合金组织稳定性比铁基合金高,因而具有好的抗氧化性和高的高温强度。常用的牌号有GH3030、GH3039、GH3128、GH4033、GH4037、GH4049等。前三者采用固溶处理,组织为单相奥氏体,抗氧化性、成型性及焊接性能好,用于制造在800~950C下工作的火焰筒及加力燃烧室等。后三者采用固溶加时效处理,丫‘相析出量大且尺寸稳定,具有更高的高温强度,用于制造在750~950C下工作的受力零件,如涡轮叶片等。同时,还加入B、Zr、Hf、RE等元素,作用是净化晶界或填充晶界空位,从而强化晶界,提高高温断裂抗力。

3.3纳米复合代镍合金山东金宝石新材料有限公司生产的〃鑫宝石〃牌耐热钢用耐热钢用纳米复合形核剂是国内目前取代耐热钢中稀贵金属镍的唯一新型复合材料。该公司生产的“鑫宝石”牌产品目前包括两个系列,一是耐热钢用纳米复合代镍合金(简称:代镍合金),二是耐热钢用纳米复合形核剂(简称:形核剂)。前者用在对耐热性能要求很高的耐热钢中(如在1200度以上环境中服役),后者可用在对耐热性能要求较高的耐热钢中(如在1050度以上环境中服役)。两个系列产品,均由多种无机非金属及金属材料经化学反应复合而成的粉末状产品,灰黑色,松装密度为3.5-5.5克每立方米。

该产品无毒、无味、无放射性、无污染,在常温下性能稳定,不氧化,不挥发,易保存;属绿色环保产品。山东金宝石新材料有限公司生产的“鑫宝石”牌代镍合金、形核剂是国内目前取代耐热钢中稀贵金属镍的唯一的新型复合材料。该产品有四大优点:加入本产品使耐热钢具有优异的耐热性。将代镍合金加入到耐热钢中(加入量与镍相等),所需耐热铸钢件比原加镍铸件的耐热性能更优异;同时焊接性、耐急冷急热性能良好。

废旧铸件可以回收重复使用,内容元素不丢失。经过多年的使用,该产品凭借耐热性能优异、售价低廉和浇铸方便等诸多优点,获得了用户高度评价。(下转第79页)4结论用模拟退火算法对板翅式换热器熵产数进行优化。得到如下结论:本文从热力学第二定律出发,建立熵产数与温度,压力降的函数关系,提出了模拟退火算法的优化设计方案。