اتجاهات البحث للمعالجة الحرارية للصلب الأوستنيتي المقاوم للحرارة
من أجل تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، قم بإجراء بحث مكثف ، وتطوير معدات A-USC. سبائك 2Cr-23Ni-45W (ASTM UNS N7) هي مادة تعمل على تحسين قوة الزحف من خلال تعزيز ترسيب طور Laves. إنها مادة بديلة لأنابيب البخار ذات درجة الحرارة العالية وأنابيب الغلايات في معدات A-USC. تحتاج أنابيب الغلاية أحيانًا إلى الانحناء على البارد أثناء البناء ، لذلك من الضروري فهم التغييرات في الخصائص أثناء المعالجة. قيمت التقارير البحثية تأثير العمل البارد على خصائص مقاومة الزحف للسبيكة.
تمت دراسة تطبيق السبائك الفائقة القائمة على النيكل مع مقاومة أفضل للحرارة من الفولاذ المقاوم للحرارة التقليدي في دفاعات التوربينات البخارية فئة A-USC 700 ℃. كسبائك قائم على Ni لدفاعات التوربينات A-USC ، تم تطوير سبيكة Ni-0.05C-18Cr-13Co-9Mo-1.3Al-1.4Ti-0.1Ta-0.3Nb. السبيكة مصنوعة من Inconel 617 (ASTM UNS N06617) وهي المادة الأساسية ، وقد تم تعديل تركيبة السبائك وتحسينها. هناك تقارير بحثية حول تأثير ظروف المعالجة الحرارية على الخواص الميكانيكية للسبيكة.
بصفتها مادة سبائك قائمة على النيكل يمكن تطبيقها على أجزاء الصب من صندوق المكره وصندوق الفوهة لمولد الضغط فائق الحرج (A-USC) مع درجة حرارة بخار 700 درجة مئوية ، هناك تقارير بحثية حول تأثير إضافة Al و Ti على Ni- تم تقييم تأثير 0.07C-13Cr-9Mo-19Cr-0.1Ta-0.3Nb-Al-Ti على الخواص الميكانيكية. تتضاعف هذه السبيكة بإضافة Ta و Nb إلى المادة بناءً على ASTM UNS N06617 (أي ما يعادل السبيكة 617).
هناك تقارير بحثية عن تطبيق سبائك النيكل الفائقة المعززة بالترسيب Ni-19Cr-12Co-6Mo-2Al-3Ti-1W-0.05C-0.005B في أجزاء دوارة من التوربينات البخارية 700 ℃ فئة A-USC. نتيجة لذلك ، يمكن ملاحظة أن المرحلة كمركب بين المعادن تترسب كإبر عند درجة حرارة فوهة تبلغ 850 درجة مئوية. لذلك ، تم إجراء اختبار إجهاد الدورة المنخفضة واختبار الشد على المادة القديمة ، ودراسة تأثير الخواص الميكانيكية النسبية.
من أجل تمكين سبيكة Fe-18.4Cr-31.0Ni-3.3Nb لاستخدامها في وحدات A-USC مع درجة حرارة بخار 700 ℃ ، يُقترح سبيكة Fe-18.4Cr-31.0Ni-3.3Nb جديدة (الكتلة٪) . يعمل المركب المعدني الذي يحتوي على Nb كمرحلة تقوية. يتم تغطية حدود الحبيبات لهذه السبيكة تقريبًا بواسطة مرحلة Laves ، وهي مرحلة TCP ، ويتم ترسيب طور Ni3Nb من طور GCP في حبيبات البلورات ، لذلك تتمتع بقوة جيدة في درجات الحرارة العالية.
من أجل تحسين مقاومة التآكل للمواد المقاومة للحرارة ، يجب إضافة Cr ، لكن العلاقة بين كمية الكروم المضافة في هذه السبيكة والهيكل غير واضح. لذلك ، بناءً على المادة المضافة 18Cr ، قدم بعض الباحثين العلاقة بين تغيير الهيكل وخصائص الزحف عندما زادت كمية إضافة Cr أو انخفضت عند 1623mass٪.
من أجل تحسين كفاءة توليد الطاقة لمعدات توليد الطاقة الحرارية ، قمنا بتعزيز تطوير معدات توليد الطاقة بضغط فائق فوق الحرج (A-USC) 700 ℃. في مشاريع التطوير هذه (thermie700 في أوروبا و DOE-Vision21 في الولايات المتحدة ، إلخ.) ، إحدى المواد البديلة القياسية لمعدات الغلايات التي يمكن استخدامها في البيئات القاسية هي سبيكة 617 (JIS-NW6617).
لذلك ، قام تقرير بحثي بتقييم خصائص الشد ذات درجة الحرارة العالية لـ NW6617 وخصائص إجهاد الدورة المنخفضة لأشكال الموجة المختلفة ، جنبًا إلى جنب مع ملاحظة المقطع العرضي ، وتوضيح الخصائص التفصيلية لقوة درجة الحرارة العالية ، وتقييم الأضرار الناجمة عن الزحف- حياة متعبة. . على وجه الخصوص ، تم توضيح خصائص خصائص درجات الحرارة العالية لـ NW6617 من خلال مقارنة الفولاذ المقاوم للحرارة الأوستنيتي والفولاذ المقاوم للحرارة عالي الكروم.
سبيكة Fe-Ni HR6W (Fe-23Cr-45Ni-5 / 7W-Ti ، Nb) هي مادة بديلة لأنابيب المرجل A-USC. كما نعلم جميعًا ، تكون أنابيب الغلايات عمومًا عبارة عن أنبوب بقطر كبير ، وسيحدث الإجهاد المتبقي في منطقة اللحام المتأثرة بالحرارة أثناء اللحام. كطريقة لتقليل هذا الإجهاد المتبقي ، هناك علاج SR (تخفيف التوتر) ، لكن شروط العلاج لـ HR6W لم تتضح بعد.
لذلك ، من أجل تأكيد شروط علاج SR ، تم إجراء اختبار استرخاء الإجهاد على تغييرات البنية المجهرية بعد معالجة SR ، والمواد ، والمادة الأساسية بعد اللحام. في وقت لاحق ، حقق تقرير بحثي في قوة التمزق الزاحف لـ HR6W بعد علاج SR.
من أجل تطوير جيل جديد من معدات USC فئة A-USC ذات الكفاءة العالية 700 ، تم تطوير العديد من السبائك حتى الآن. على وجه الخصوص ، يتم أيضًا إجراء بحث نشط حول نوع جديد من سبيكة Fe-18.4Cr-31.0Ni-3.3Nb (٪ الكتلة) التي تستخدم مركبات بين المعادن تحتوي على Nb كمرحلة تقوية.
قام بعض الباحثين بالتحقيق في تغيير الهيكل وخصائص الزحف لهذه السبيكة عند تغيير كمية إضافة Cr ووجدوا أنه عندما تصل كمية إضافة Cr إلى 23 ٪ كتلة ، فإن قوة الزحف ستنخفض بشكل كبير. لذلك ، من أجل جعل مرحلة التقوية داخل الحبيبات أكثر دقة واستقرارًا ، تم اختيار Zr كعنصر مضاف ، وتمت دراسة تأثير إضافة Zr على خصائص البنية الدقيقة والزحف لسبائك Cr.
من أجل تطوير معدات توليد الطاقة A-USC على مستوى 700 درجة مئوية ، نوع جديد من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للحرارة Fe-20Cr-30Ni-2Nb (عند. ٪) مع مركبين بين الفلزات (طور TCP و GCP) مثل مرحلة التقوية مصممة. يمكن أن يلبي الفولاذ الخصائص المطلوبة لأنابيب الغلايات A-USC (700 درجة مئوية ، قوة تمزق الزحف 105 ساعات تبلغ 100 ميجا باسكال أو أكثر) لأن طور Fe2Nb-Laves (طور TCP) يمكن أن يعزز الترسيب بين الخلايا الحبيبية.
لذلك ، من أجل توضيح تطبيق آلية التعزيز هذه في معدات توليد الطاقة من فئة 800 درجة مئوية (FA-USC) ، فحص تقرير بحثي خصائص الزحف 1073K حيث تم تعجيل مرحلة Laves فقط ، مع التركيز على مرحلة Laves في حدود الحبوب لدراستها. العلاقة بالمنظمة.
قوة الزحف لـ Fe-20Cr-30Ni-2Nb (عند.٪) معززة بمرحلة حواف الحبوب TCP-Fe2NbLaves وطور GCP-Ni3Nb داخل الحبيبات أعلى بكثير من درجات الصلب الحالية. يلبي الفولاذ بشكل أساسي القيمة المستهدفة لمعدات توليد الطاقة A-USC 700 درجة مئوية (700 درجة مئوية ، 100 ميجا باسكال ، 105 ساعة). بالإضافة إلى ذلك ، تم تصميم الفولاذ المقاوم للحرارة والذي يمكن استخدامه لدرجة حرارة بخار أعلى تصل إلى 800 درجة مئوية.
من أجل الحفاظ على قوة زحف المادة تحت بيئة بخار الماء 800 ℃ في أنبوب المرجل ، فإن مقاومة الأكسدة للمادة مهمة أيضًا. لذلك ، قام تقرير بحثي بالتحقيق في سلوك الزحف للفولاذ في جو بخار الماء محاكياً أنبوب غلاية معدات توليد الطاقة الفعلي ومقارنته بنتائج الاختبار في الغلاف الجوي.
تم اقتراح فولاذ Fe-20Cr-30Ni-2Nb كنوع جديد من الفولاذ المقاوم للحرارة والذي يمكن استخدامه لأنابيب غلايات مجموعة المولدات فئة A-USC 700 درجة مئوية. يوضح الاستخدام الفعلي أن هذا الفولاذ يمكن أن يعجل طور TCP (Fe2Nb-) إلى حدود الحبوب ويجعل GCP المرحلة (Ni3Nb-) تترسب في البلورة ولها خصائص زحف جيدة. إنه يوفر المساعدة في تطوير فولاذ مقاوم للحرارة بدرجة فائقة يمكنه تحمل درجات حرارة بخار تصل إلى 800 درجة مئوية.
إذا كانت العناصر المعدنية الانتقالية M المكونة للمركبين مختلفة ، فيمكن تحسين القوة بشكل أكبر عن طريق التحكم بشكل مستقل في بنية حدود الحبوب (Fe2M1) وداخل الحبيبات (Ni3M2). لذلك ، من وجهة نظر توازن الطور بين مراحل -Fe / TCP ، تشير بعض التقارير البحثية إلى أنه يمكن اختيار العنصر المعدني الانتقالي M باعتباره المعدن الأولي Fe-Ni-Nb-M4 بعد تثبيت Nb ، و تمت دراسة توازن الطور وتوزيع Nb و M في كل مرحلة.