火电机组过/再热器锅炉管内壁铝化物涂层研究(Ⅲ):实炉服役行为

摘要

目的验证抗蒸汽氧化涂层锅炉管在实机服役环境下的综合性能。方法将涂层验证管与对比管样(喷丸管、Super304H母材管)焊接在在役超临界锅炉高温段末级过热器同温区管屏,通过实炉运行,研究真实服役环境下各试验管的综合使役性能。结果实炉服役8600 h后,涂层管表现出了极为优异的抗高温蒸汽氧化性能,管内壁生长约0.3μm厚的保护性Al_(2)O_(3)膜,参比的喷丸管和母材表面氧化膜厚度分别为0.55μm和64.31μm。服役后涂层仍保持双层结构,厚度增加4.5%,平均硬度升高约8.1%,参比的喷丸管样喷丸层部分孪晶消失,细化晶粒合并长大,喷丸层的平均硬度下降21.3%,厚度退化约32%。实炉服役样品650℃拉伸试验表明,涂层验证管的强度与母材持平,涂层管与机组过热器管屏焊缝组织稳定,焊缝各区域内未见铝元素扩散污染,焊接头拉伸样品断裂在无涂层一侧。结论与Super304H母材管和喷丸管相比,涂层管有效提高了管材抗蒸汽氧化能力,内壁氧化膜更薄,生长速率更慢。施加涂层显著提高了管道内表面硬度,对管道服役后的高温力学性能及母材组织无显著影响。施加涂层不影响焊缝组织的稳定性。