适用于管道类大型构件抗超临界水氧化的超高速渗铝技术成功研制.pdfVIP

成果简报I博览 AchievementsReview 适用于管道类大型构件抗超临界水氧化的 超高速渗铝技术成功研制 火电在我国近3年发电量所占比例为 面可生长出塑韧性较好的厚度～35um的 7。8成。自1995年我国建成首座超临界 FeAI或FeCrAI渗层。电迁移效应改变了扩 大型电站以来，超超临界洁净燃煤电站已 散模式，促进了铁原子的外扩散，名义扩 oC 成为我国火电主流。目前正在推行700 散系数是传统方法的10倍以上：而要获得 超超临界火力发电技术计划，以进一步提 类似渗层，使用传统方法需要数小时的时 高发电效率，降低CO，排放，其目标参数 间和更高的温度，然而长时间高温处理将 为：压力135MPa，温度≥700oC。锅炉 严重恶化基体的力学性能。对于实际尺寸 运行参数和发电热效率的提高，对锅炉高 的耐热钢管，传统工艺仅加热升温阶段都 温段耐热钢管道内壁抗超临界水氧化性能 需要数小时，而该技术依然仅需数分钟实 的要求也显著提高。20多年电站运行经验 现超高速渗铝。此外，实验表明，更高的 表明，传统耐热钢在超临界电站中的寿命 电流密度下，在更短的时间内(5分 远低于亚临界电站，其原因是氧化铬膜在 钟)可获得塑性固溶态FeCrAI渗层，渗层 超临界水环境中更易于剥落和挥发，导致 厚度可达35um，这是传统工艺无法实现 Cr合金元素快速消耗而出现灾难性氧 的，形成这种固溶态渗层有利于避免传统 化。国际上提出了两个方案，一个是含铝 渗铝涂层脆性开裂的问题。目前，通过优 耐热钢，另一个是管材低温渗铝。到目前 化渗铝料浆配方，使得在相同条件下，5分 为止，这2个方案都没有得到大规模应 钟内获得了～106um的FeCrAI层，生长速 用，主要原因是含铝耐热钢加工和焊接性 率提高将近一个数量级。实验表明，高温 能不足，低温渗铝很难避免裂纹。欧洲推 水蒸汽环境下，该方法制备的FeAI或 for Steam 行的“CoatingsSupercritical FeCrAI渗层均表现出良好的Al：O。膜形成能 力。 Cycles”(SUPERCOAT)研究计划表 明，低温渗铝层为多层金属问化合物脆性 涡流电迁移加速渗铝技术有望用于解 相层，涂层组织和涂层厚度对热扩散温度 决超临界锅炉耐热钢管的超临界水氧化问 非常敏感。因此，研究出适用于耐热管材 题。此外，由于低成本、易操作，该技术 内表面的新型抗超临界水氧化涂层技术十 还可应用于制备化工管道类部件的高温防 分紧迫。 护涂层。该方法已获得国家发明专利授 众所周知，电场作用能够引起金属材 re 权，相关研究工作已公开发表在Natu 3797． 料中原子迁移速率显著加快。受此现象启 Communications上((2016)7：1 发，中科院金属所高温防护涂层课题组沈 doi：10．1038／ncommsl3797，ShenM，Zhu 明礼副研究员提出利用涡流电迁移加速金 F，A forthe S，Wanggeneralstrategy ultrafastsurfacemodifi