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提高蒸汽参数(温度和压力)是提高火电机组效率的主要途径。随着火电机组运行参数的提高,材料服役环境变得更加恶劣,材料的蒸汽氧化也变得日益严重,这对电站的安全可靠运行构成威胁。因此锅炉管材料的蒸汽氧化研究具有重要的实际意义。本文对Super304H、TP347H、HR3C和T91四种锅炉管材料的蒸汽氧化性能进行研究。采用自制的高温高压蒸汽氧化装置进行蒸汽氧化试验,蒸汽氧化试验后,采用增重法测量试样单位表面积的重量变化,用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析氧化膜表面及横截面形貌、微观结构和元素分布,用X射线衍射仪(XRD)进行氧化膜物相表征。通过研究获得了四种材料在600℃/26MPa、650℃/26MPa和700℃/26MPa蒸汽氧化重量增重数据和氧化膜厚度数据,对各材料蒸汽氧化膜的生长剥落情况进行了研究分析,并对表面加工状态对材料抗蒸汽氧化性能的影响进行了研究,探究了提高材料抗蒸汽氧化性能的有效方法;为这几种材料的工程应用提供了参考。研究结果表明,材料在不同的蒸汽温度中的氧化规律不同。蒸汽氧化过程中,马氏体型钢T91和奥氏体型钢Super304H、TP347H及HR3C形成双层的氧化膜结构,包括内层富Cr的尖晶石型氧化膜和外层的富Fe氧化膜。影响蒸汽氧化过程中材料的蒸汽氧化膜生长与剥落的主要外部影响因素是温度和时间;影响氧化膜剥落的内部因素是氧化膜的结构和氧化膜的厚度,而基体与氧化膜之间、以及氧化膜内外层之间热膨胀系数的差异和微观结构的不均性导致在温度发生变化时氧化膜蓄积应力是导致氧化膜破落剥落的直接原因。研究还发现,18Cr系列的奥氏体不锈钢Super304H和TP347H的蒸汽氧化对材料原始表面加工状态比较敏感,随着材料表面光洁度减小(抛光态→磨床粗磨态),表面保留了较大的应变层,增加了表层及次表层区域中的位错等缺陷密度,提高了表层组织的能量,为Cr扩散提供了大量的短路通道和Cr氧化物的形核地点及形核动力,有利于快速在表层形成一层连续的富Cr氧化层,抑制Fe3O4氧化物的生成,控制后续的氧化行为,使抗氧化性能得以显著提高。含Cr量高的奥氏体不锈钢HR3C和含Cr量低的马氏体型钢T91蒸汽氧化对表面加工状态的敏感性不大,这主要取决于这两种材料的Cr元素的含量。