[发明专利]一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种提高抗高温腐蚀的方法，尤其涉及一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法。

背景技术

随着电力需求的不断增长，高蒸汽参数、高效率化的超临界机组和超超临界机组是火电发展的必然趋势。由于火力发电厂锅炉设备容量与蒸汽参数增加，越来越多锅炉爆管事故随之发生。统计表明，电站锅炉事故中受热面管（水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管，又称“四管”）的爆漏损坏约占锅炉事故的2/3左右 ，是影响发电机组安全、经济运行的主要因素。其中，作为高温、高压承压部件的过热器、再热器在高温水蒸汽环境中管内壁氧化严重，氧化膜脱落导致管壁有效壁厚减小；同时管壁氧化膜增厚引起导热性能变差，管壁平均运行温度提高，管道长期处于超温服役状态，最终将导致炉管爆漏 。除此之外，脱落的氧化皮对汽轮机末级叶片形成较严重的冲刷损伤，主汽门也有因脱落的氧化皮导致卡涩的现象。

T91和P91钢（9Cr-1Mo）具有良好的韧性、抗蠕变性能、较好的抗高温氧化性能，成为电站锅炉超临界机组主蒸汽管道的主要材料。T91钢和P91钢在水蒸气气氛中在500℃～750℃下随温度升高，氧化速度明显加快。氧化产物为Fe₂O₃、Fe₃O₄和(Fe,Cr)₃O₄，由于这类材料中Cr含量低，因此在不同温度下生成的氧化膜中均未发现连续、致密的Cr₂O₃，甚至在氧化膜中未生成Cr₂O₃相，通常情况是以(Fe,Cr)₃O₄固溶形式存在。随着氧化速度增长和温度的变化，较厚的氧化膜受到较大的生长应力和热应力，且氧化膜的塑性变形有限。因此，这类材料在服役过程中有明显氧化膜剥落的现象，反过来，氧化膜的脱落又进一步加快了氧化速度。目前，提高T91钢抗高温水蒸汽腐蚀能力的实现途径归纳起来有两条：一是采用镀铬、渗铬、喷涂等手段施加保护层或热扩散涂层，但这些措施在管道内壁实施较难，实际应用受到限制；二是采用合适的表面预处理工艺促进T91钢在氧化过程中表面优先形成Cr₂O₃，如内壁采用喷丸处理细化晶粒。李辛庚等人[李辛庚，王学刚,腐蚀科学与防护技术 2008, 20(3) 157-161.]在T91钢表面电沉积CeO₂薄膜后,在600℃~770℃水蒸气中的氧化速率未明显降低，但CeO₂促进了氧化膜中的Cr向外层扩散。T. Sundararajan [T. Sundararajan, S. Kuroda, J. Kawakita and S. Seal: Surface and Coatings Technology, 2006, 201, 2124.]等人在T91钢表面涂覆纳米CeO₂后在650℃水蒸汽氧化100h后氧化皮厚度约20～30mm，比空白T91钢降低了一倍。

发明内容

 本发明的目的在于提供了一种T91和P91钢中添加稀土提高抗高温腐蚀的方法，该方法低廉、工艺简单且能有效地提高T91和P91钢抗高温腐蚀尤其是抗高温水蒸汽氧化的改性方法。

本发明是这样来实现的，方法为：在T91和P91钢的冶炼过程中，通过向其中加入稀土或及其对应的氧化物，并使稀土分散在T91钢中，制备含稀土的T91和P91钢。

所述稀土氧化物纯度≥99.00%、粒度≤30微米。

所述稀土或其氧化物的成份组成按重量百分比计≤1.5％。

所述稀土金属的添加需在惰性气体保护或真空环境下进行，惰性气体为纯度≥99.99%的氩气或纯度≥99.99%的氦气，或真空小于10^-3 Pa。

所述稀土氧化物为Y、La、Ce、Nd、Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Nd₂O₃的一种或若干种的混合物。