电厂锅炉用耐热钢ZG35Cr24Ni7SiN燃烧器喷口作为一种高性能奥氏体耐热铸钢，凭借其优异的综合性能，逐渐成为超临界、超超临界锅炉燃烧器喷口的优选材料。

       电厂锅炉用耐热钢ZG35Cr24Si7NiN燃烧器喷口ZG35Cr24Si7NiN耐热钢在电厂锅炉燃烧器喷口中的应用与性能分析随着火力发电机组向高参数、大容量方向发展，锅炉燃烧器喷口的工作环境日益严苛。燃烧器喷口作为燃料与空气混合的关键部件，长期暴露在高温、腐蚀性气氛及高速气流冲刷下，对材料的耐热性、抗蠕变性和抗热疲劳性能提出了要求。ZG35Cr24Si7NiN（以下简称ZG35Cr24）作为一种高性能奥氏体耐热铸钢，凭借其优异的综合性能，逐渐成为超临界、超超临界锅炉燃烧器喷口的优选材料。

1. ZG35Cr24Si7NiN的材料特性

 1.1 化学成分设计

ZG35Cr24Si7NiN的化学成分（质量分数%）为：  

- Cr（24%）：形成致密Cr₂O₃氧化膜，提高抗氧化和抗硫化腐蚀能力。  

- Ni（7%）：稳定奥氏体组织，增强高温强度和抗渗碳性。  

- Si（1.2-1.8%）：改善抗高温氧化性能，抑制晶界腐蚀。  

- N（0.15-0.25%）：固溶强化，提升材料硬度和抗蠕变能力。  

该成分体系在高温下形成稳定的奥氏体基体，同时通过氮元素微合金化进一步优化性能。

 1.2 微观组织与力学性能                                电厂锅炉用耐热钢ZG35Cr24Ni7SiN燃烧器喷口

- 组织特征：铸态下为奥氏体基体+少量碳化物（M₂₃C₆型）。经1150℃固溶处理后，碳化物溶解，晶粒细化，抗热疲劳性能显著提升。  

- 高温力学性能：在800℃下，抗拉强度≥220 MPa，屈服强度≥150 MPa，延伸率≥15%。  

- 抗氧化性：在900℃空气中经1000小时氧化试验后，氧化增重≤1.5 mg/cm²，优于传统Cr20Ni14Si2材料。  

2. 燃烧器喷口的服役环境与失效机理

 2.1 典型工况分析

燃烧器喷口的工作温度可达800-950℃，需承受以下复合应力：  

- 高温燃气冲刷导致的磨蚀  

- 频繁启停引起的热机械疲劳  

- 烟气中H₂S、SO₂等介质的腐蚀  

- 煤粉颗粒的冲蚀磨损  

 2.2 传统材料的局限性

早期使用的Cr-Mo系耐热钢（如ZG40Cr25Ni20）在长期服役后易出现以下问题：  

- 氧化膜剥落导致基体加速腐蚀  

- 高温蠕变导致喷口结构变形  

- 热裂纹扩展引发整体失效  

 3. ZG35Cr24Si7NiN在燃烧器喷口中的应用优势

 3.1 抗高温氧化性能

Cr和Si元素的协同作用使材料表面形成连续致密的SiO₂-Cr₂O₃复合氧化层，有效阻隔氧扩散。实验表明，其在900℃下的氧化速率较传统材料降低40%以上。

 3.2 抗热疲劳性能

奥氏体基体与氮固溶强化机制的结合，显著提升了材料在热循环（ΔT=600℃）下的抗裂纹扩展能力。有限元模拟显示，ZG35Cr24喷口的热疲劳寿命可达3万次以上。

 3.3 抗冲蚀与耐腐蚀性能

高硬度（HRC≥28）及高Cr含量使材料在含灰分气流中表现出优异的抗冲蚀性。同时，Ni元素的存在抑制了硫化物引起的晶界脆化，腐蚀速率降低至0.05 mm/年以下。

4. 制造工艺与工程应用案例

 4.1 铸造与热处理工艺

- 精密铸造：采用熔模铸造保证喷口复杂流道结构的尺寸精度（CT6级）。  

- 热处理规范：1150℃×4h固溶处理+水冷，消除铸造应力并优化组织。  

 4.2 工程应用效果                                          电厂锅炉用耐热钢ZG35Cr24Ni7SiN燃烧器喷口

某660MW超超临界机组燃烧器喷口采用ZG35Cr24材料后：  

- 服役周期从12个月延长至36个月  

- 停机检修频率降低60%  

- 热变形量控制在0.5 mm以内（原材料为2-3 mm）  

5. 未来研究方向

- 增材制造技术：探索激光熔覆修复工艺，延长喷口使用寿命。  

- 多尺度模拟：结合分子动力学与宏观力学模型，优化材料成分设计。  

ZG35Cr24Si7NiN耐热钢通过合理的成分设计与工艺优化，在高温强度、抗腐蚀性和抗热疲劳性能之间实现了良好平衡，为高参数锅炉燃烧器喷口的安全运行提供了可靠保障。随着清洁燃煤技术的发展，该材料的应用前景将更加广阔。