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摘 要

P92钢由于优异的性能已逐渐成为超超临界燃煤发电机组用关键材料。P92钢在高温下长期服役后，材料微观组织中会析出M₂₃C₆相、MX相、Laves相等碳化物，这些碳化物等物相组成对P92钢性能具有重要的影响。但是由于这些析出相分布于钢材的微观组织中，而被稀释，很难获得足够数量进行细致的研究。电解萃取法可以将基体溶解，而将碳化物等析出相提取出来，为进一步研究材料的性能提供帮助。同时，由于电解萃取方法只需要消耗很少的金属即可得到足够分析的析出相，因此也是无损检测的一种重要手段。但是不同材料的萃取溶液、电压电流等条件会有很大差异。本课题拟探究多种时效下P92钢的电解萃取方法，并分析不同时效下P92钢萃取物种类的差异性，为后续电站主蒸汽管线的寿命无损评价提供技术支持。

关键词：超超临界 P92钢 时效 微观组织 电解萃取

ABSTRACT

P92 steel has become a key material for ultra-supercritical coal-fired generating units due to its excellent performance. After long-term service at high temperature, the P92 steel will precipitate M23C6 phase, MX phase, and Laves carbides in the microstructure, and these carbides and other phases have an important influence on the performance of P92 steel. However, because these precipitation phases are distributed in the microstructure of the steel material and are diluted, it is difficult to obtain sufficient quantities for detailed investigation. The electrolytic extraction method can dissolve the matrix and extract carbides and other precipitated phases to help further study the properties of the material. At the same time, since the electrolytic extraction method requires only a small amount of metal to be consumed to obtain a sufficient analysis of the precipitated phase, it is also an important means for non-destructive testing. However, the extraction solution, voltage and current conditions of different materials will be very different. This topic intends to explore the methods of electrolytic extraction of P92 steel under various aging conditions, and analyze the differences of the types of P92 steel extracts under different ageing conditions, so as to provide technical support for the non-destructive evaluation of the life of main steam pipelines in the subsequent power plants.

KEYWORDS:Ultra-supercritical；P92 steel；Aging；Microstructure；Electrolytic extracti

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1. 研究背景及意义 1

1.2. 超超临界机组锅炉管材料简介 2

1.2.1. 铁素体耐热钢 3

1.2.2. 奥氏体耐热钢 5

1.2.3. 镍基合金 6

1.3. P92耐热钢国内外研究现状 7

1.4. 总结 8

第2章 P92钢时效试验研究 9

2.1. 时效试验介绍 9

2.2. 试件制取和实验数据 9

2.3. 试验设备及试验过程 9

第3章 P92钢析出相电解萃取试验研究及微观组织演化 11

3.1. 析出相电解萃取原理 11

3.2. 试验制备与试验方法 11

3.3. 试验步骤及过程 12

3.4. P92耐热钢析出相萃取试验结果分析 13

3.4.1. X射线衍射试验 13

3.4.2. 不同时效下各析出相的含量变化 14

3.5. P92钢不同时效时间下微观组织的演化 14

3.5.1. 金相分析试验 14

3.5.2. 金相分析结果 15

第4章 结论与展望 16

4.1. 结论 16

4.2. 展望 16

第5章 经济性评价 18

5.1. 经济成本分析 18

5.2. 社会效益 18

参考文献 20

致 谢 24

绪论

研究背景及意义

我国是世界最大的煤炭生产和消费国，在我国的能源结构中，化石能源尤其是煤炭长期占据主导地位，近年来我国已经成为世界上最大的CO2排放国。截止2017年，火力发电量占全部发电量的比重为75%。虽然我国一直在推进清洁、低碳、环保、高效的能源体系建设，减少煤炭消费，并且近年来清洁能源的发电比重在稳步提高，但是为了国家能源供应的安全、电力结构的优化和国家节能减排目标的实现，中国现阶段的发展方针是水电优先发展，核电积极发展，火电优化发展[^[1]]，所以发电行业中以火力发电为主的格局在很长的一段时期内难以改变。

火力发电具有成本低、适应力强等优点，但是它目前也面临着发电效率低、竞争环境恶劣、环境污染（尤其是温室气体排放）等方面的压力。2016年中国签署《巴黎气候协定》，中国政府承诺争取到2020年实现碳排放降低40%`-50%的目标，这一目标对火力发电行业提出了更严苛的要求，既要降低CO₂排放，又要注重经济效益发展。目前而言，发展超超临界燃煤发电技术是解决问题的关键。因此，基于常规发电系统，提高机组的蒸汽参数，使其在水的临界点（22.129MPa、374.15℃）以上，机组便可达到超临界(SC)、超超临界(USC)状态。目前，常规燃煤电站通过发展性价比高、能效比高、参数性能高和容量大的超超临界机组增效减排，并且以超超临界机组的发展作为火力发电技术创新和产业升级的重要方向，现在，超超临界机组已在全世界普及开来[^[2]]。

节能、绿色、环保是超超临界机组的显著特点，且超临界、超超临界机组净效率高，煤耗低。从机组实际运行参数可知，超临界机组净效率比亚临界机组高3个百分点，而发电煤耗降低20 g/kWh；超超临界机组净效率比亚临界机组高7个百分点，发电煤耗降低40 g/kWh[^[3]]。

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