發(fā)電廠鍋爐用耐熱鋼ZG35Cr26Ni12鑄件的關(guān)鍵特性與應(yīng)用分析

在火力發(fā)電廠中，鍋爐作為能量轉(zhuǎn)換的核心設(shè)備，長(zhǎng)期處于高溫、高壓、腐蝕性煙氣及交變應(yīng)力的嚴(yán)苛工況下。其關(guān)鍵部件的材料選擇直接關(guān)系到發(fā)電效率、運(yùn)行安全性和設(shè)備壽命。ZG35Cr26Ni12耐熱鋼鑄件憑借其的高溫性能與抗腐蝕能力，成為現(xiàn)代超臨界鍋爐高溫區(qū)域（如爐膛、過(guò)熱器、再熱器等）的理想材料之一。本文將從材料特性、應(yīng)用場(chǎng)景及工藝優(yōu)化角度，探討該材料的核心技術(shù)價(jià)值。

發(fā)電廠鍋爐用的耐熱鋼ZG35Cr26Ni12噴口鑄件

 一、ZG35Cr26Ni12的化學(xué)成分與性能優(yōu)勢(shì)

ZG35Cr26Ni12屬于奧氏體耐熱鋼范疇，其典型化學(xué)成分包括：  

- Cr（26%）：提供高溫抗氧化性，在表面形成致密Cr?O?氧化膜，抑制進(jìn)一步腐蝕。  

- Ni（12%）：穩(wěn)定奧氏體相，提升材料韌性和抗熱疲勞性能。  

- C（0.35%）：通過(guò)固溶強(qiáng)化提高高溫強(qiáng)度，但需控制碳化物析出以避免脆化。  

在650-950℃工作溫度范圍內(nèi)，該材料表現(xiàn)出以下核心優(yōu)勢(shì)：  

1. 高溫蠕變強(qiáng)度：在600℃/100MPa條件下，蠕變斷裂壽命可達(dá)10^5小時(shí)級(jí)，優(yōu)于傳統(tǒng)ZG40Cr25Ni20。  

2. 抗硫化腐蝕：對(duì)燃煤鍋爐中H?S、SO?等腐蝕介質(zhì)耐受性顯著，腐蝕速率僅為低鉻鋼的1/5。  

3. 熱膨脹匹配性：線膨脹系數(shù)（14.5×10^-6/℃）與鍋爐管道材料相近，降低熱應(yīng)力開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)電廠鍋爐用的耐熱鋼ZG35Cr26Ni12噴口鑄件

二、典型應(yīng)用場(chǎng)景與失效模式

ZG35Cr26Ni12鋼鑄造的燃燒器噴嘴鑄件主要應(yīng)用于鍋爐系統(tǒng)中承受最高熱負(fù)荷的區(qū)域：  

- 燃燒器噴嘴：承受1300℃火焰輻射與煤粉沖刷，需通過(guò)內(nèi)部水冷結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)熱平衡。  

- 過(guò)熱器吊掛件：在900℃煙氣環(huán)境中長(zhǎng)期服役，需抵抗拉應(yīng)力與晶間氧化的雙重作用。  

- 爐膛密封塊：需補(bǔ)償爐體膨脹位移，同時(shí)防止高溫?zé)煔庑孤?nbsp; 

長(zhǎng)期使用中的典型失效形式包括：  

- σ相脆化：在800℃以上長(zhǎng)期服役時(shí)，富鉻σ相沿晶界析出，導(dǎo)致沖擊韌性下降80%以上。  

- 熱疲勞裂紋：?jiǎn)⑼＿^(guò)程中的溫度驟變引發(fā)表面龜裂，裂紋擴(kuò)展深度可達(dá)10mm/年。  

- 熔灰侵蝕：燃用高堿煤時(shí)，灰分中Na?O、K?O與材料表面發(fā)生低溫共熔腐蝕。

 三、制造工藝優(yōu)化方向

為提升ZG35Cr26Ni12鑄件的可靠性，需從冶煉、鑄造、熱處理三環(huán)節(jié)進(jìn)行工藝革新：  

1. 真空感應(yīng)熔煉（VIM）：控制氧含量≤30ppm，減少非金屬夾雜物（如Al?O?）對(duì)韌性的損害。  

2. 定向凝固技術(shù)：采用水冷銅模鑄造，使柱狀晶沿主應(yīng)力方向生長(zhǎng)，高溫持久強(qiáng)度提升20%。  

3. 雙重時(shí)效處理：在750℃×8h+850℃×4h工藝下，促使M??C?碳化物均勻析出，抑制σ相生成。

 四、工程應(yīng)用案例與經(jīng)濟(jì)性分析

某1000MW超超臨界機(jī)組鍋爐的末級(jí)過(guò)熱器支架原采用ZG40Cr25Ni20，在運(yùn)行3萬(wàn)小時(shí)后出現(xiàn)大面積開(kāi)裂。更換為ZG35Cr26Ni12并優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，使用壽命延長(zhǎng)至8萬(wàn)小時(shí)以上。盡管材料成本增加約15%，但因減少停機(jī)檢修次數(shù)，全生命周期成本降低22%。

       ZG35Cr26Ni12耐熱鋼鑄件作為發(fā)電裝備關(guān)鍵材料，其性能優(yōu)化需要材料學(xué)、熱力學(xué)與制造技術(shù)的深度融合。未來(lái)通過(guò)成分設(shè)計(jì)創(chuàng)新與優(yōu)良制造工藝的結(jié)合，有望在高溫強(qiáng)度與抗環(huán)境損傷能力上實(shí)現(xiàn)突破，為下一代高效清潔燃煤發(fā)電技術(shù)提供關(guān)鍵材料支撐。