太阳能热发电系统中最常用的高温合金有哪些？

太阳能热发电系统的高温要求

太阳能热发电系统，特别是聚光太阳能发电（CSP）电站，在极端热条件下运行，接收器、热交换器和管道系统中的温度超过800°C。这些组件需要具有优异抗氧化性、高温强度和稳定蠕变行为的材料。先进的高温合金零件制造技术，包括真空熔模铸造、粉末冶金涡轮盘和高温合金精密锻造，由于其卓越的冶金控制和长期性能，是制造这些固定装置的理想选择。

镍基高温合金：强度与稳定性

镍基合金因其高抗氧化性和抗蠕变性，在太阳能热应用领域占据主导地位。

• Inconel 625和Inconel 718用于暴露在循环加热下的管道、歧管和吸收管。

• Hastelloy X和Hastelloy C-22在热交换器中抵抗氧化和熔盐腐蚀。

• Nimonic 90在快速循环的太阳能接收器模块中提供高强度和抗疲劳性。这些合金确保了在聚光太阳能系统典型的持续辐射和温度波动下的可靠性。

用于耐热和耐磨的钴基与铁基高温合金

机械联轴器、阀座和移动接收器接头等固定装置，依赖钴基合金系统，如 Stellite 6 和 Stellite 21, 以在高温下获得耐磨和抗咬合性能。铁基高温合金，如Hastelloy N，也因其与高温传热流体的优异相容性而被应用于熔融氟化物盐系统。这些合金表现出优异的抗热疲劳和腐蚀环境稳定性，提高了电站的长期运行时间。

用于耐久性和效率的后处理

成型后，零件经过热等静压（HIP）和高温合金热处理，以消除孔隙、细化晶界并优化机械性能。对于太阳能接收器表面，热障涂层（TBC）提供辐射热阻和氧化保护，减少表面退化，并在强烈的太阳辐射通量下延长组件寿命。

可再生能源应用与材料效率

高温合金在能源和发电领域至关重要，用于实现CSP电站的长运行寿命和热效率。它们在极端温度下保持强度的能力支持了连续运行，且热变形最小，确保了可再生能源系统的效率和可靠性。