[發(fā)明專利]一種包含內(nèi)壁抗氧化涂層的主蒸汽管道及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910290534.5
• 申請(qǐng)日: 2019-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN109881196B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯金濤;楊珍;黃錦陽(yáng);張醒興;周永莉;袁勇;黨瑩櫻;嚴(yán)靖博;尹宏飛;谷月峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華能國(guó)際電力股份有限公司;西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): C23C26/00
• 分類號(hào): C23C26/00;C22C21/00;C22C30/00;C22C32/00;F16L9/02;F16L58/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種包含內(nèi)壁抗氧化涂層的主蒸汽管道及其制備方法，該主蒸汽管道由電站用P91、P92材質(zhì)的主蒸汽管道及內(nèi)壁的抗高溫蒸汽氧化涂層組成，母材室溫組織為回火馬氏體、抗氧化涂層為厚度30?200μm、按質(zhì)量比平均鋁含量為5?20％的抗氧化涂層。其制備方法依次為：煉鋼、鑄造、坯料熱成形、退火、熱擠壓制管、正火熱處理、內(nèi)壁氧化皮清理、內(nèi)壁漿料層涂覆和擴(kuò)散燒結(jié)。本發(fā)明可以在匹配主蒸汽管道以及再熱蒸汽管道熱處理工藝的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組主蒸汽管道以及再熱蒸汽管道用鐵素體、馬氏體主蒸汽管道內(nèi)壁的抗氧化涂層制備，從而實(shí)現(xiàn)抗高溫蒸汽氧化的目的。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、方便，適用于火電機(jī)組用P91、P92等鐵素體/馬氏體鋼主蒸汽及再熱蒸汽大管道。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火電機(jī)組部件制造領(lǐng)域，具體涉及一種包含內(nèi)壁抗氧化涂層的主蒸汽管道及其制備方法。

背景技術(shù)

主蒸汽及再熱蒸汽管道是聯(lián)通火電機(jī)組鍋爐與汽輪機(jī)工質(zhì)流動(dòng)的重要部件，由于具有較低的熱膨脹系數(shù)、高的導(dǎo)熱性和優(yōu)異的抗疲勞性能，鐵素體-馬氏體耐熱鋼成為600℃超超臨界燃煤火電機(jī)組主蒸汽管道和再熱蒸汽管道的首選材料并獲得了廣泛的應(yīng)用。

火力發(fā)電機(jī)組蒸汽參數(shù)的提高需要強(qiáng)度更高、性能更可靠的熱強(qiáng)鋼。在新建機(jī)組和老機(jī)組的改造中，大量使用了P91鋼制造的主蒸汽及再熱蒸汽管道，該鋼為中Cr馬氏體不銹鋼，與1Cr18Ni9鋼相比，其等強(qiáng)溫度為625℃。在550℃以上，該鋼推薦的設(shè)計(jì)許用應(yīng)力約為2.25Cr-1Mo鋼的2倍。但是在電廠的實(shí)際使用中，發(fā)現(xiàn)在蒸汽側(cè)氧化層有增厚和脫落的現(xiàn)象。服役數(shù)據(jù)表明，P91、P92鋼的強(qiáng)度雖高，但其抗氧化性能較差。在550℃、25MPa超臨界水中氧化1000h后P92鋼表面形成厚度約為20μm的雙層氧化膜，其中外層為疏松多孔的Fe₃O₄層，內(nèi)層為較為致密的FeCr₂O₄層。溫度升高至650℃，P92鋼在常壓純水蒸氣中熱暴露1000h后表面氧化皮的厚度可達(dá)200μm。在現(xiàn)役600℃超超臨界燃煤機(jī)組服役過(guò)程中，因P91鋼和P92鋼的氧化導(dǎo)致的集箱與高溫過(guò)熱器之間的管接頭堵管并爆漏的事故時(shí)有發(fā)生。但是，根據(jù)ASME code case 2179-7，P92鋼的最高使用溫度為649℃，可望推廣應(yīng)用到620℃二次再熱機(jī)組上。毫無(wú)疑問(wèn)，這大大降低了600℃超超臨界火電機(jī)組安全運(yùn)行的可靠性，同時(shí)也將限制P91/P92鋼在更高蒸汽參數(shù)下的應(yīng)用，不利于我國(guó)目前正在進(jìn)行的主蒸汽溫度為600℃、一次再熱蒸汽溫度為600℃、二次再熱蒸汽溫度為620℃、蒸汽壓力為30-35MPa的二次再熱超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)推廣應(yīng)用工作的開展。因此，尋求能夠克服600℃現(xiàn)役超超臨界火電機(jī)組鐵素體-馬氏體耐熱鋼服役過(guò)程中所面臨的氧化問(wèn)題的技術(shù)路徑，提高鐵素體-馬氏體耐熱鋼的抗蒸汽氧化性能，是當(dāng)前工作的重點(diǎn)之一。