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过热器(superheater)是锅炉中将一定压力下的饱和温度或高于饱和温度的水蒸气加热成相应压力下的过热水蒸气的设备。对于发电厂而言，饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，提高了蒸汽在汽轮机中的做功能力，即蒸汽在汽轮机中的有用焓降增加，从而提高了热机的循环效率[1]。因此，过热器把饱和蒸汽加热到具有一定温度的过热蒸汽，达到提高电站效率的目的[2]。

此外，采用过热蒸汽还可降低汽轮机排汽湿度，避免汽轮机叶片被侵蚀，为汽轮机进一步降低排汽压力及安全运行创造了有利条件。由于蒸汽温度的提高，受到钢材的高温特性及造价的限制。当前，大多数电站锅炉的过热蒸汽温度在540550℃之间[3]。

辐射式过热器是以吸收火焰或烟气的辐射热为主的过热器，这种形式的过热器其出口蒸汽温度是随着锅炉负荷（蒸汽流量）的增加而降低的。这是因为辐射式过热器吸收的热量主要决定于炉内火焰和烟气温度，而辐射出射度与其绝对温度的四次方成正比。当锅炉负荷增加时，虽然炉膛温度和烟气温度有所增高，但增加幅度不大，因此辐射传热虽有增加，但流经该过热器的蒸汽流量相应也增加，而且蒸汽量的增加的影响要大于辐射吸收热量增多的影响，使单位质量的蒸汽获得的热量减少，所以其出口蒸汽温度是降低的。反之，当负荷降低时，辐射式过热器出口温度是升高的[6]。

半辐射式过热器既吸收火焰和烟气的辐射热，同时又吸收烟气的对流放热。所以，其出口蒸汽温度的变化受锅炉负荷变化的影响较小，介于辐射式和对流式之间。但经过试验发现，该型式过热器的热力特性接近于对流式过热器热力特性，只是影响幅度较小，汽温变化比较平稳[7]。

在高温条件下，具有抗氧化性和足够的高温强度以及良好的耐热性能的钢称作耐热钢（heat-resistingsteels）。耐热钢主要用于在高温下长期使用的零件[10]。

在高温下具有较高的强度和良好的化学稳定性的合金钢。它包括抗氧化钢(或称高温不起皮钢)和热强钢两类。抗氧化钢一般要求较好的化学稳定性，但承受的载荷较低。热强钢则要求较高的高温强度和相应的抗氧化性[11]。

抗氧化钢（不起皮钢）一般钢铁在较高温度下（650℃以上），表面容易氧化，主要是由于在高温下生成松脆多孔的FeO，由于基本结合能力薄弱而易剥落。氧原子容易通过FeO进行扩散，使钢的内部能继续进行氧化，最终导致零件破坏[12]。

抗氧化钢中加入合金元素铬、硅、铝等，他们与氧亲和力大，故优先被氧化，形成一层致密的、高熔点的并牢固覆盖于钢表面的氧化膜（Cr₂O₃、SiO₂、Al₂O₃），可将金属与外界高温氧化性气体隔绝，从而避免进一步氧化[13]。

实际应用的抗氧化钢，大多数是在铬钢、铬镍钢、铬锰氮钢基础上添加硅、铝制成的。和不锈钢一样，含碳量增多，会降低钢的抗氧化性。故一般抗氧化钢为低碳钢[14]。

金属在高温下的强度有两个特点：一是温度升高，金属原子间结合力减弱、强度下降；二是在再结晶温度上即使金属受的应力不超过该温度下的弹性极限，它也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的增长而增大，最后导致金属破坏。这种现象称为蠕变[15]。产生蠕变的原因是：在高温下金属原子扩散能力增大，使那些在低温下起强化作用的因素逐渐减弱或消失。例如，可促使回复与再结晶，使加工硬化效果减弱或消失；促使过饱和固溶体（如马氏体）发生分解及弥散的硬化质点聚集，使淬火硬化效果减弱或消失等。所有这些过程都导致金属逐渐软化而产生蠕变。显然，其过程与温度、时间有关[16]。

根据上述分析，提高材料高温强度的方法有：

①提高再结晶温度

在钢中加入铬、钼、钨、锰、铌等元素，可提高作为钢集体的固溶体的原子间结合力，使原子扩散困难，并能延缓再结晶过程的进行。其中以钨、钼作用最强。非碳化物形成元素钴、镍、硅也有提高再结晶温度的作用。具有高温强度也较铁素体为高。

②利用析出碳化物相而产生强化

在钢中加入钛、铌、钒、钨、钼、铬等元素，可形成稳定而又弥散分布的碳化物，他们在较高温度下，也不易聚集长大，因而能起到阻碍位错移动，提高高温强度的作用。采用较粗晶粒的钢，因高温下晶界的强度比晶粒内部强度底（这与室温时情况正好相反），因此，粗晶粒钢的高温强度比细晶粒钢好[17]。此外，在热处理上采取适当措施，使钢组织在工作温度下，能长期保持稳定，不致因组织转变产生软化或脆化。如耐热钢回火温度都比工作温度高100℃左右，以增加工作时的组织稳定性。热强钢采用合金元素，如铬、镍、钼、钨、硅等，除具有提高高温强度的作用外，还可提高高温抗氧化性。常用的热强钢按正火状态下组织不同，大致可分为珠光体钢、马氏体钢、奥氏体钢三类。常用的热强钢表示方法与不锈钢相同[18]。

15CrMo钢正常供货状态的显微组织为铁素体加珠光体，15CrMo钢在工作温度500℃-550℃范围长期运行过程中，会产生珠光体的球化、合金元素在固溶体和碳化物间的再分配及碳化物相结构的改变，15CrMo钢的热强性能和力学性能随着珠光体球化程度和固溶体是合金元素贫化程度的加大而逐渐降低，以致材质渐趋劣化甚至失效[19]。

因此，对于制造高温过热器管的金属材料一定要具有良好的高温强度和抗氧化耐腐蚀能力，而且，对高温过热器管由于高温而引起的泄漏分析是十分重要和必要的[20]。

参考文献

[1] 孙凯,卢宝义.高温过热器的缺陷原因分析及处理[J].品牌与标准化.2011(Z1)

[2] 李长穆，现代钢管生产［M］， 北京：冶金工业出版社，1995

[3] 赵迎新，顾海澄，陆燕荪，国外电站耐热钢的一些进展（动力工程），机械工业出版社，1997,17（6），7-17.

[13] 谢强.过热器管束爆管原因分析[J].宁夏工程技术.2002(03)

[14] 王正品,张路,刘江南.电站用T22及与T91管高温蒸汽氧化的失效分析[J].铸造技术.2004(07)

[15] 邓开茂,林大忠,韩敏,一起罕见的高温过热器和高温再热器管失效原因分析[J].四川电力技术.2007(02)

[16] 陈鹏,程玉贵,夏玉恒.800MW机组锅炉过热器氧化膜脱落原因分析及对策[J].东北电力技术.2008(07)

[17] 鲁玉龙, 薛守洪,徐蓓.火电厂1025T/h锅炉高温过热器爆管分析[J].腐蚀科学与防护技术.2008(03)

[18] 翟德双.1913t/h锅炉过热器爆管原因分析[J].中国电力.2009(05)

[19] 吴一峰.高温过热器管裂纹泄漏的分析及对策[J].浙江冶金.2010(03)

[20]于进云, 张家刚, 杨丹霞. 600MW超临界锅炉T91管道现场施焊工艺探索与实践[J].安装, 2006,(06)

[21]Sourmail T．Precipitationin Creep Resistant Austenitic Stainless Steels[J]．Materials ScienceTechnology，2001，17(1)：114．

[22]Tan Eike M，AbeF，Sawada K．Creep-Strengthening ofSteel at High Temperatures Using Nano-Sized Carbonitride Dispersions [J]．Nature，2003，424(6 946)：294296．

[23]Yamamoto Y，BradyM P，Lu Z P，et a1．CreepResistant A1203Forming Austenitic Stainless Steels[J]．Science，2007，3 1 6 (5 823)：433436．

[24]Opila E J．Volatilityof Common Protective Oxides in High Temperature Water Vapor：Current Understanding andUnanswered Questions[J]．MaterialsScience Forum，2004，461464：765 774．

[25]Pint B A，PeraldiR，Maziasz P J．The Use ofModel Alloys toDevelop Corrosion Resistant Stainless Steels[J]．Materials Science Forum ，2004，461464：815 822．

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

本课题要研究或解决的问题：

（2）了解过热器用耐热钢的组织结构和性能特点。

（3）归纳和总结耐热钢在高温环境下服役可能发生的组织性能变化以及原因

（4）归纳和总结高温过热器在高温条件下可能发生的失效及其危害。

（5）针对15CrMoG钢高温过热管，通过试验，从宏观和微观分析观察以及定量分析测试，研究其发生泄漏的原因。

指导教师意见：

1．对文献综述的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

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