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認(rèn)證類型：個人認(rèn)證

認(rèn)證主體：徐**（實名認(rèn)證）

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IP屬地：湖北 上傳時間：2022-03-16 格式：PPTX 頁數(shù)：53 大小：7.22MB 積分：30 舉報 版權(quán)申訴

1、1第五章第五章 燃?xì)廨啓C(jī)高溫?zé)岵考細(xì)廨啓C(jī)高溫?zé)岵考透平葉片的氧化與腐蝕l高溫合金及涂層l燃?xì)廨啓C(jī)壽命一、燃機(jī)透平的氧化與腐蝕1.高溫?zé)岣g高溫?zé)岣g2.低溫?zé)岣g低溫?zé)岣g3. 高溫氧化高溫氧化3n腐蝕會導(dǎo)致重型燃?xì)廨啓C(jī)中的葉片和導(dǎo)向葉片發(fā)生毀壞，其緣由主要是由于燃料和空氣的雜質(zhì)（堿金屬硫酸鹽等）在表面上的凝聚。重型燃?xì)廨啓C(jī)遭受的腐蝕氧化通常有三種類型，即低溫?zé)岣g、高溫?zé)岣g及高溫氧化。41，高溫?zé)岣g（I型熱腐蝕）n 高溫?zé)岣g是一種急速產(chǎn)生的破壞形式，高溫?zé)岣邷責(zé)岣g是一種急速產(chǎn)生的破壞形式，高溫?zé)岣g發(fā)生在腐蝕發(fā)生在816927的溫度范圍內(nèi)，與的溫度范圍內(nèi)，與鈉和鈉和鉀等堿金屬雜質(zhì)

2、鉀等堿金屬雜質(zhì)有關(guān)。在燃燒過程中，堿金屬同有關(guān)。在燃燒過程中，堿金屬同在燃料中含有的硫和氧化合形成在燃料中含有的硫和氧化合形成Na2SO4和和K2S04，當(dāng)這些堿金屬鹽類在葉型表面凝結(jié)為液體時，它當(dāng)這些堿金屬鹽類在葉型表面凝結(jié)為液體時，它們就破壞了通常的保護(hù)性氧化膜，并阻止這種膜們就破壞了通常的保護(hù)性氧化膜，并阻止這種膜重新形成，這樣會使硫滲入金屬基體，引起硫化重新形成，這樣會使硫滲入金屬基體，引起硫化和金屬的快速腐蝕。這種腐蝕形式的和金屬的快速腐蝕。這種腐蝕形式的特征是形成特征是形成毫無保護(hù)作用的疏松的表面膜，引起葉片基體材毫無保護(hù)作用的疏松的表面膜，引起葉片基體材料中鋁和鉻等元素的貧化料中

3、鋁和鉻等元素的貧化。52、低溫?zé)岣g（型熱腐蝕）n低溫?zé)岣g在一定條件下是有很強(qiáng)的侵蝕性的，低溫?zé)岣g在一定條件下是有很強(qiáng)的侵蝕性的，它發(fā)生在它發(fā)生在593760的溫度范圍內(nèi)，并需要有的溫度范圍內(nèi)，并需要有很大的很大的SO3分壓分壓。低溫?zé)岣g是。低溫?zé)岣g是由硫酸鈉和一些由硫酸鈉和一些合金成分如鎳與鈷組成的混合物形成低熔點共晶合金成分如鎳與鈷組成的混合物形成低熔點共晶體引起的體引起的。這種腐蝕。這種腐蝕破壞速率較其他腐蝕形式大破壞速率較其他腐蝕形式大。經(jīng)受過這種腐蝕的經(jīng)受過這種腐蝕的特征是有一個多孔狀的結(jié)膜層，特征是有一個多孔狀的結(jié)膜層，表現(xiàn)為不均勻的點狀腐蝕表現(xiàn)為不均勻的點狀腐蝕，在形式上

4、與其他腐蝕，在形式上與其他腐蝕形式有明顯的區(qū)別。在基體材料上很少甚至沒有形式有明顯的區(qū)別。在基體材料上很少甚至沒有可見的金屬損耗現(xiàn)象，形成的硫化物也很少。可見的金屬損耗現(xiàn)象，形成的硫化物也很少。63、高溫氧化n金屬的氧化是在當(dāng)氧原子同金屬原子化合形成氧化膜時發(fā)生的，溫度愈高，這個過程反應(yīng)愈急速，如果在氧化物的形成過程中消耗掉了太多的基體材料就有可能導(dǎo)致?lián)p壞。n在高于900的溫度下，如果金屬表面沒有阻止氧擴(kuò)散的隔膜，則某些材料會發(fā)生相當(dāng)快速的氧化破壞。若高溫合金中鋁含量足夠高，則在高溫卞將在合金表面形成氧化鋁，這樣，合金在氧化的初期自身產(chǎn)生一個致密的附著力強(qiáng)的氧化鋁保護(hù)膜。n但是，為獲得高強(qiáng)度和

5、金屬穩(wěn)定性等優(yōu)良性能的合金，其成分要求不一定能滿足使合金自身抗腐蝕和抗氧化的最佳條件，所以現(xiàn)在使用的很多高強(qiáng)度高溫合金不能形成完好的保護(hù)膜，因此，大多數(shù)高溫合金都必須靠特殊的工程涂料來實現(xiàn)其氧化保護(hù)。防氧化與腐蝕的措施防氧化與腐蝕的措施n在燃料和空氣質(zhì)量方面，各公司都做了許在燃料和空氣質(zhì)量方面，各公司都做了許多限制和規(guī)定。天然氣在這方面問題不很多限制和規(guī)定。天然氣在這方面問題不很突出；突出；n在材料和涂層方面，積極地試驗與研究，在材料和涂層方面，積極地試驗與研究，但余地不多；但余地不多；n部件設(shè)計方面，比如冷卻等方面。部件設(shè)計方面，比如冷卻等方面。二、高溫合金及涂層1.高溫合金材料高溫合金材料

6、2.高溫合金部件制造工藝高溫合金部件制造工藝3. 高溫合金保護(hù)涂層及工藝高溫合金保護(hù)涂層及工藝4. 燃?xì)廨啓C(jī)中高溫涂層的使用燃?xì)廨啓C(jī)中高溫涂層的使用1、高溫合金材料、高溫合金材料n在650度以上溫度時，具有一定的力學(xué)性能和抗氧化、耐腐蝕性能；n較高的高溫強(qiáng)度；n抗疲勞性能、斷裂韌性、塑性n主要有鐵基、鎳基、鈷基高溫合金2、高溫合金部件制造工藝高溫合金部件制造工藝n高溫合金的冶金工藝冶煉的主要手段：電弧爐、真空感應(yīng)爐和非真空感應(yīng)爐；真空感應(yīng)爐的采用是為了進(jìn)一步降低夾雜物的含量；n高溫合金的制造工藝 含鋁、鈦、高熔點金屬較少，熱強(qiáng)度較低的合金錠可采用鍛軋工藝； 高熔點金屬較多，熱強(qiáng)度較高時，不適合

7、鍛軋，而選擇鑄造；通過精密鑄造工藝可以制作成空心或多孔形葉片。 需要融入大量高熔點的金屬（鉬，鎢等） 可采用粉末冶金工藝，合金化程度超過鑄造合金 高溫合金的鑄造工藝-普通鑄造 熔融的合金在鑄型中逐漸冷卻； 晶粒不斷長大，最后充滿整個零件；晶粒間的界面稱為晶界，往往存在較多雜質(zhì)和缺陷，成為最薄弱的易破壞區(qū)； 在一般條件下的鑄造為普通鑄造。 高溫合金的鑄造工藝-定向鑄造 定向鑄造的目的就是形成并列的柱狀晶，消除橫向晶界，使透平葉片工作時最大的離心力與柱晶之間的縱向晶界平行，減少了晶界斷裂的可能性； 與普通鑄造相比，定向柱晶組織更耐高溫腐蝕，可使工作溫度提高約50度，還使疲勞壽命提高10倍以上。 高

8、溫合金的鑄造工藝-單晶鑄造 單晶鑄造的透平葉片只有一個晶粒，完全消除了晶界的有害作用； 單晶鑄造過程的特點是控制熔融金屬在鑄型內(nèi)的散熱條件，只允許一個優(yōu)選的柱晶長大； 單晶葉片相比前兩種有最佳的性能。三菱M701F 透平葉片材料3、高溫合金保護(hù)涂層及工藝、高溫合金保護(hù)涂層及工藝三種類型的高溫合金保護(hù)涂層（1）擴(kuò)散涂層n用于較高溫度下需要抗氧化、抗腐蝕的部件.n主要有氧化鋁涂層和改進(jìn)型氧化鋁涂層.3、高溫合金保護(hù)涂層及工藝、高溫合金保護(hù)涂層及工藝（2）包覆涂層n用于極高溫度下需要抗氧化的部件，用作獨立涂層或熱障涂層的底層.n一般為MCrAlY，其中M是基體元素，可以是Ni或Co（鈷）或合用；Al

9、是生成Al2O3的必需元素；Y質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般在1%以下，起到細(xì)化晶粒、改善Al2O3膜與基體結(jié)合力的作用。3、高溫合金保護(hù)涂層及工藝、高溫合金保護(hù)涂層及工藝（3）熱障涂層隔熱作用，包含4個部分：n基體，及被保護(hù)的零件n金屬結(jié)合層：通常為MCrAlYn熱生長氧化物層：致密的Al2O3薄膜，保護(hù)基體n陶瓷頂層：低的熱導(dǎo)率，優(yōu)越的熱障和耐熱沖擊性能3、高溫合金保護(hù)涂層及工藝、高溫合金保護(hù)涂層及工藝高溫合金保護(hù)涂層的施加工藝（1）熱噴涂工藝n高速氧燃料火焰噴涂n等離子體噴涂（2）電子束-物理氣相沉淀工藝20n目前，經(jīng)冷卻的透平葉片在很高燃?xì)鉁囟冗\行時，表面需要沉積一層熱屏障涂層（TBC）。它至少由兩層組

10、成，底層為粘接層，其主要作用是使面層與基體相連，并保護(hù)基體不受氧化。面層為陶瓷材料，常用材料為ZrO2（氧化鋯），因為它的熱脹系數(shù)與金屬差不多，并使用氧化釔作為穩(wěn)定劑。4、燃?xì)廨啓C(jī)中高溫涂層的使用、燃?xì)廨啓C(jī)中高溫涂層的使用21n由于陶瓷材料低的熱傳導(dǎo)率可以由于陶瓷材料低的熱傳導(dǎo)率可以減少燃?xì)鈱θ~減少燃?xì)鈱θ~片的傳熱量，它有效地增加了高溫氣流與金屬片的傳熱量，它有效地增加了高溫氣流與金屬底層之間的溫差底層之間的溫差。研究表明，采用。研究表明，采用0.25mm厚涂層就可以使襯底合金溫度降低厚涂層就可以使襯底合金溫度降低170左右。左右。n熱障涂層的第二個好處是可以熱障涂層的第二個好處是可以防止部件

11、在受到防止部件在受到熱沖擊時發(fā)生龜裂熱沖擊時發(fā)生龜裂。n此外，此外，熱障涂層表面的光亮顏色能抑制輻射傳熱障涂層表面的光亮顏色能抑制輻射傳熱，使熱量返回到氣流中熱，使熱量返回到氣流中，從而使設(shè)備熱效益，從而使設(shè)備熱效益提高。提高。22 在運行中，在運行中，TBC有開裂和剝落兩個主有開裂和剝落兩個主要損壞機(jī)理必須考慮：要損壞機(jī)理必須考慮：（1 1）開裂是由于陶瓷內(nèi)外表面之間受到）開裂是由于陶瓷內(nèi)外表面之間受到熱沖熱沖擊擊，產(chǎn)生不一致的瞬變應(yīng)力引起。這主，產(chǎn)生不一致的瞬變應(yīng)力引起。這主要發(fā)生在要發(fā)生在燃?xì)廨啓C(jī)跳閘時燃?xì)廨啓C(jī)跳閘時。（2 2）剝落是由于與）剝落是由于與金屬結(jié)合層處產(chǎn)生氧化金屬結(jié)合層處產(chǎn)

12、生氧化物物。該結(jié)合層的氧化是由于氧通過氧化。該結(jié)合層的氧化是由于氧通過氧化鋯的晶格擴(kuò)散而形成的。這種情況主要鋯的晶格擴(kuò)散而形成的。這種情況主要發(fā)生在長期使用后。發(fā)生在長期使用后。25三、燃?xì)廨啓C(jī)壽命1.疲勞、失效、壽命疲勞、失效、壽命2.壽命壽命/等效運行時間等效運行時間3. 檢修間隔期及檢修策略檢修間隔期及檢修策略4. 熱部件壽命及管理熱部件壽命及管理1、疲勞、失效、壽命n國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）對疲勞的定義： 金屬材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的性能變化叫做疲勞。一般情況下，疲勞特指那些導(dǎo)致開裂或破壞的性能變化。n失效：零部件失去原有設(shè)計所規(guī)定的功能，通常伴有損傷和破壞。n（疲勞）壽命

13、： 部件（材料）在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)稱為疲勞壽命。27燃燒室熱部件失效方式n低周疲勞失效：部件在機(jī)組啟停過程時經(jīng)歷溫度的突然變化。n高周疲勞失效：火焰燃燒和氣膜冷卻會使部件產(chǎn)生高頻振動。n高溫蠕變破裂：部件內(nèi)外壓力引起高溫蠕變破裂和變形。n熱機(jī)械疲勞：穩(wěn)定運行時，燃燒過程及筒壁冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力。n高溫氧化、燒蝕和磨損28透平熱部件失效方式n外物打擊損傷：何物所傷？n涂層消耗： 使用期限？可修復(fù)嗎？n高溫氧化： 合金材料相關(guān)，差異較大n高溫腐蝕/侵蝕：受燃?xì)猸h(huán)境決定n基體組織退化：長期高溫?zé)岜┞妒侵饕騨燃?xì)忸w粒沖刷：取決與燃?xì)庵蓄w粒的密度和硬度n過熱和燒蝕： 冷卻孔堵塞、燃燒不均

14、、冷氣不足、火焰后移等n熱疲勞裂紋： 部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜+長期運行+熱冷循環(huán)29燃?xì)廨啓C(jī)熱部件失效示例（M701F）30燃?xì)廨啓C(jī)熱部件失效示例（M701F）31燃?xì)廨啓C(jī)熱部件失效示例（M701F）燃?xì)廨啓C(jī)熱部件失效示例（M701F）2、壽命/等效運行時間如何如何計算？主旨相同，各大公司各有方法計算？主旨相同，各大公司各有方法pGE：維修因子 p西屋：檢查系數(shù)pAlstom：等效運行時間p三菱:等效運行時間35GE公司36西屋公司37ABB / ALstom壽命/等效運行時間EOH計算（M701F）nAOH:燃?xì)廨啓C(jī)實際運行時間n（1）/（2）：較高一類/較低二類部件 nA，修正系數(shù)：A(1)=20，

15、A(2)=10nE，等效時間：正常停機(jī)、甩負(fù)荷、跳機(jī)及快速變負(fù)荷情況下的等效時間。nF，燃料系數(shù)：氣體=1.0，液體=1.2538EOH(1)或EOH(2)=（AOH+A x E) x F3、檢修間隔期及檢修策略（1）M701F型燃機(jī)檢修間隔期 40（2）M701F型燃機(jī)檢修策略 4142（3）計劃檢修與視情維修 43耗盡式與計劃式檢修方式n多次適時維修可有效延長零部件壽命。n不能完全依賴制造廠家提供的維修建議。n實施計劃維修有益多多。n耗盡式的檢修模式不能確保機(jī)組的安全。n緊急采購的配件質(zhì)量更差，達(dá)不到機(jī)組的設(shè)計和使用要求。44454、熱部件壽命及管理（1）熱部件設(shè)計壽命 464、熱部件壽命

16、及管理（2）熱部件壽命管理簡介 47n部分高溫?zé)岵考膿p壞失效周期遠(yuǎn)小于廠家推薦的更換周期，為了提高熱部件運行可靠性、降低成本，進(jìn)行部件壽命管理非常重要。n熱部件壽命管理是運用各種先進(jìn)的方法對熱部件的使用狀態(tài)和壽命進(jìn)行連續(xù)有效的監(jiān)測和評估的一種動態(tài)管理模式。n主要有備件優(yōu)化、狀態(tài)監(jiān)測和壽命預(yù)估三方面（3）熱部件壽命管理備件優(yōu)化 48n我國運行的F級燃機(jī)電廠多采用晝啟夜停的調(diào)峰運行方式，相比帶基本負(fù)荷的長期運行，對熱部件的損傷尤為嚴(yán)重。n熱部件備件優(yōu)化是建立檔案、總結(jié)數(shù)據(jù)、制定策略，從而實現(xiàn)熱部件全壽命周期的優(yōu)化管理。n機(jī)組投運前要制定優(yōu)化配置方案，投運后進(jìn)行狀態(tài)跟蹤，優(yōu)化配置方案。（4）熱部件壽命管理狀態(tài)監(jiān)測 49n可分為運行期間監(jiān)測和檢修期間監(jiān)測。n運行期間監(jiān)測可以通過定期的內(nèi)窺鏡檢查、實時狀態(tài)監(jiān)測等