耐热钢铸件在能源设备中的重要作用

1:承受极端高温与高压:
现代能源设备(如超超临界火电机组、燃气轮机、核电站)都在追求更高的热效率,这意味着工作温度和压力参数极高。例如,超超临界锅炉的蒸汽温度可达600℃以上,压力超过25MPa。
耐热钢铸件(如炉膛支架、阀门壳体、汽缸)是构成这些高温高压回路和腔体的主要结构部件,必须能在此环境下长期保持其形状和强度,不发生蠕变(在应力和高温下缓慢且不可逆的变形)和破裂。
2:抵抗氧化和腐蚀:
高温氧化:在高温下,钢材会与氧气发生反应,形成氧化皮,导致材料不断损耗。
介质腐蚀:在能源设备中,材料会接触到多种腐蚀性介质。例如:
火电:燃烧产生的高温烟气含有硫、钒、钾、钠等杂质,会导致严重的“热腐蚀”。
核电:一回路的高温高压水介质。
垃圾/生物质发电:烟气中含有更复杂的氯、硫等腐蚀性成分。
耐热钢通过添加铬(Cr)、铝(Al)、硅(Si)等合金元素,能在表面形成一层致密、稳定的氧化膜(如Cr₂O₃),有效阻隔氧气和腐蚀介质的进一步侵入,从而延长部件寿命。
3:保持优异的高温强度:
耐热钢不仅要在高温下“不坏”,还要有足够的强度来承受巨大的机械载荷。这包括:
抗蠕变强度:抵抗在高温和应力下缓慢变形的能力。
持久强度:在高温和应力下抵抗断裂的能力。
通过合金化和热处理,耐热钢铸件能在设计寿命内(通常为数万至数十万小时)保持所需的高温强度。
4:抵抗热疲劳:
能源设备在启停、负荷变化时,部件会经历反复的加热和冷却循环,从而产生交变的热应力。
耐热钢铸件需要具有良好的抗热疲劳性能,以防止因热应力循环而导致裂纹的萌生和扩展。
