[發明專利]在高溫負荷情況下具有改進的耐腐蝕性的奧氏體鋼合金以及由其制造管狀體的方法

在審

• 申請號: 202080060982.7
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN114555851A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 邁克爾·施皮格爾;帕特里克·施拉芬
• 申請（專利權）人: 曼內斯曼不銹管有限責任公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/58;C22C38/02;C22C38/04;C21D1/26;C21D1/74;C21D9/08;F24S10/70;F24S40/40;F24S70/12;F24S70/30
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 許偉群;李少丹

本發明涉及一種奧氏體鋼合金。為了提供在超過600℃～800℃的高溫負荷下具有優異耐腐蝕性的奧氏體鋼合金，建議采用以下重量百分比的化學成分，主要包括：C：0.01～0.10；Si：至多0.75；Mo：至多2.00；P：至多0.03；S：至多0.03；Cr：23～27；Ni：17～23；Nb：0.2～0.6；N：0.15～0.35；剩余的鐵及因熔化所致的雜質。本發明還涉及一種由該合金鋼制成的管狀體、一種太陽能發電廠的太陽能接收器的由該管狀體制成的吸收管、一種具有該吸收管的太陽能接收器以及一種用于由該鋼合金制造管狀體的方法。

技術領域

本發明涉及一種用于至少600℃～800℃的工作溫度的奧氏體鋼合金。本發明還涉及一種由該鋼合金制成的管狀體、一種由該管狀體制成的太陽能發電站的太陽能接收器的吸收管以及一種具有這種吸收管的太陽能接收器。本發明還涉及一種由這種鋼合金制造管狀體的方法。

背景技術

隨著太陽能熱電廠的發展以及因能源轉型迫使化石燃料電廠的衰落，需要新市場部分地具有高度專業化的應用組合和提供相應材料的需求。其中一種場景是基于熔鹽的太陽能熱電廠，其中安裝的管道以與蒸汽電廠相似的方式傳輸熱量。該傳輸是通過由太陽輻射加熱的熔鹽進行的，特別是在太陽能熱電廠的構造方式中作為所謂的塔式接收器。在這里，太陽輻射通過各自跟隨的鏡子(定日鏡)陣列集中到塔頂。在該方案中，塔頂的溫度可以達到1000℃以上。在塔的頂部有一個太陽能接收器，它將輻射轉化為熱量，并將其輸出至熱載體介質，該熱載體介質將熱量輸送給傳統的發電廠工藝。

太陽能接收器通過管束接收太陽輻射。該管束有時帶有黑色涂層，以更好地吸收輻射。在管內流動著熔鹽，例如硝酸鹽混合物，其傳遞和儲存熱量。在熱交換器中，熱量從熔鹽被傳遞到蒸汽循環中，蒸汽循環然后通過卡諾過程發電。熔鹽的溫度通常高達620℃左右，在某些情況下，吸收管的某些部分也會變得更熱。

用于該應用領域的鋼材必須能夠承受高腐蝕和熱負荷。也需要高機械穩定性，以抵抗時間和溫度相關的蠕變損傷，以及抵抗因機械疲勞負荷與循環熱負荷疊加所致的熱機械疲勞。因此需要相應高的組織穩定性。在此，根據溫度和時間發生的變化主要涉及到位錯排列、晶粒組織以及析出物。

除了由于鎳含量高而成本非常高的鎳基奧氏體鋼之外，例如在公開文獻WO2016/116227A1中還公開了用于此應用目的的奧氏體Cr-Ni鋼。用于太陽能熱電廠吸收管的鋼成分按重量計包括：0％～0.025％的C；0.05％～0.16％的N；2.4％～2.6％的Mo；0.4％～0.7％的Si；0.5％～1.63％的Mn；0％～0.0375％的P；0％～0.0024％的S；17.15％～18.0％的Cr；12.0％～12.74％的Ni；0.0025％～0.0045％的B，并含有剩余的Fe和可能的常見雜質。這種鋼被設計用于吸收管上高達580℃的溫度范圍。

公開文獻WO 2015/014592 A2還描述了一種奧氏體鋼，其在吸收管上在高達580℃的溫度范圍內具有按重量計的以下合金成分：0.08％或更低的C；0％～0.18％的N；0％～3.0％的Mo；0％～1.0％的Si；0％～1.0％的Mn；0％～0.035％的P；0％～0.015％的S；16.0％～19.0％的Cr；9.0％～14.0％的Ni；0.0015％～0.005％的B；0％～0.23％的Cu；0％～0.007％的Al；0％～0.013％的Nb；0％～0.12％的V；0％～0.19％的Co；和Ti，其中，滿足以下兩個條件中的至少一個：Ti/C至少為6；Ti為0.24％～0.64％，并含有剩余的Fe和可能的常見雜質。

已知類型鋼的缺點是，它們不是為吸收管上至少600℃到大約800℃的工作溫度而設計的，這將導致太陽能發電廠尤其是基于熔鹽的太陽能發電廠的經濟性顯著提高。