超（超）临界机组锅炉受热面安全及寿命管理

批准号：

51134013

项目类别：

联合基金项目

资助金额：

220.0 万元

负责人：

李廷举

依托单位：

大连理工大学

学科分类：

冶金物理化学与冶金原理

结题年份：

2015

批准年份：

2011

项目状态：

已结题

项目参与者：

赵杰、张维平、李萍、卢一平、程从前、张守魁、赵艳、于赢水、曹铁山

关键词：

多主元合金电磁超超临界电站寿命评估

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要

随着国内外超超临界(USC)电站的不断建设，迫切需要研发新一代先进USC电站用新型金属材料，迫切需要掌握超超临界(USC)电站关键金属材料部件特性及长期高温高压服役下的组织变化规律和预期使用寿命评估。本课题将开发能够满足新一代700℃以上等级的USC电站用新型多主元合金，使用电渣重熔电磁连铸技术直接成型高温高压部件，探讨其高温高压条件下的组织、性能变化规律，为新型多主元合金在USC电站上的大规模工业化应用奠定基础。通过对新型多主元合金及现有USC电站用典型金属材料P92、Super304H和HR3C钢的特性及其长期高温高压服役下的显微结构的研究，结合基于Z参数的"服役条件-持久强度-可靠度"干涉模型（SCRI模型），提出在考虑实际工况和构件材料性能分布条件下计算锅炉受热构件寿命及可靠度的流程与方法，建立USC电站使用的典型金属材料和新一代700℃以上等级的多主元合金使用寿命可靠性评估模型。

英文摘要

超（超）临界锅炉技术的发展和利用是我国电力产业实现绿色可持续发展的关键技术，材料的性能和稳定性是保证超超临界锅炉正常运行的基础条件。此项目致力于研发新一代USC电站机组锅炉材料，并建立超超临界条件下材料的组织变化规律、高温氧化及老化机制。.项目系统的研究了高熵合金的相组成与性能关系，首次提出使用原子尺寸差δ，混合焓ΔHmix和价电子浓度VEC预测纯单相固溶体结构的高熵合金的形成规律，提出高熵合金中拓扑密排相的预测模型。并以此设计出同时具有高压缩强度和塑性的高熵合金。如AlCoCrFeNiV0.2合金在常规铸造条件下即可得到内部纳米晶调幅组织；AlCrFeNiMo0.2合金可得到无序BCC结构与有序BCC结构的双相共晶组织。由此提出共晶高熵合金的设计思想，成功设计出具有高拉伸性能的AlCoCrFeNi2.1合金，其具有均匀细小、片层厚度为1-3微米的片层状共晶组织，并成功制备了大尺寸公斤级铸锭。.使用自行设计成分的高熵合金与目前超超临界机组用钢材进行性能对比发现： 1、Al0.4CoCrFeNi的应力-蠕变速率与HR3C相近，高熵合金具有综合的高温性能；2、高熵合金AlxCoCrFeNi在600℃/25MPa超临界水中体现出良好的抗氧化性能；3、对HR3C钢中σ相的析出行为进行了系统研究，发现σ相是造成HR3C钢性能衰减的主要原因，并提出了相应解决方案；4、根据不同蠕变模型，利用传统TTP参数法及应力松弛方法，建立P92、HR3C、Super304H及AlxCoCrFeNi的寿命预测模型；5、在无硫气氛及SO2气氛下，CoCrFeNiTi0.5高熵合金的耐蚀性均优于Super304H及HR3C钢材。.

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