超超临界锅炉用钢的发展.pdf

应用能源技术
2007年第10期(总第118期)
超超临界锅炉用钢的发展
唐利萍
(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)
摘要:超超临界锅炉达到高蒸汽参数的关键必须借助于受压元件金属材料性能的提高,
主要概述了用于超超临界锅炉应用的新钢种。
关键词:超超临界;锅炉;马氏体;铁素体
中图分类号:TK229.2文献标识码:B文章编号:1009-3230(2007)10-0020-02
Development of Ultra Supercritical Boiler Steel
TANG Li-ping
(Harbin Boiler Co, Ltd, Harbin, 150046, China
Abstract: It is important o raise steam parameter of ultra super critical boiler depend on improving perfor
mance of steel. The development of new steel material is introduced in this article
Key words: ultra supercritical; boiler; martensite; ferrite
0前言
的启停速率和调峰能力。要实现高蒸汽参数机组
我国是以煤炭为主要一次能源的国家,燃煤的可靠运行,就必须使用与高参数相适应的高性
发电在电力生产中占主导地位。这种能源结构在能的耐热材料。
今后相当长的一段时期内不会改变。在当前能源
对于超超临界锅炉受压部件的选材,其特殊
需求旺盛煤幾供应紧张的形势下,发展高效、节性主要体现在水冷壁、末级过热器、末级再热器
能、大容量、洁净环保、可靠性高的发电技术,不仅主蒸汽管道及集箱等部件。
能够满足国民经济快速发展对电力的迫切需要,1超超临界锅炉用新型9%~12%
而且能够应对来自环境保护方面的目日益严的要Gr铁素体耐热钢
求和挑战。超临界和超超临界燃煤发电技术是目
铁素体钢在高温蒸汽作用下管子的内壁所产
前国际上较为成熟和广泛使用的一种清洁燃烧技
术,随着素汽压力和温度参数的提高,金属材料耐
生的氧化膜的组成成分和层厚比较均匀,不容易剥
落,其抗剥离性能优于奧氏体钢。这样便减小了在
高温高压的间题就显现出来。
蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于
管子内壁发生应力腐蚀或晶间腐蚀的可能性。
3IMPa被称为超超临界。超超临界锅炉蒸汽温度
1.1T/P92
和压力的提高对材料的热强性能、抗高温腐蚀和
T/P92是一种新型的9%Cr的马氏体热强钢。
蒸汽氧化能力都有更高的要求。在采用与亚临界该钢是由日本新日铁公司在T/P1(9Cr-Mo-vV
锅炉或者超临界锅炉相同材料前提下,菾汽温度
b)合金成分的基础上通过加入1.8%的W取
和压力的提高势必要求增加材料的厚度(主要是代部分Mo,大大提高了固溶强化的效果,得到了
管壁厚度),而厚壁部件的生产、焊接、热处理、探
NF616(TV/P92,9C0.5Mol.8WVNb),可用作620℃
伤等工艺等都有更多的困难,同时还会降低机组
以下的锅炉厚壁部件。该类钢目前由德国的
V&M和日本的住友金属生产。
收稿日期:2007-08-20修订稿日期:2007-09-28
1.2E911(TVP911)
作者简介:唐利萍(192~),女,工程师,天津市人,1997年
毕业于佳木斯工学院焊接专业,本科学历,现从
E9I1是欧洲COST501开发的新钢种,最初是
事焊接技术管理工作
作为转子用钢设计的,后来在欧洲主要作为锅炉
2007年第10期(总第118期)
应用能源技术
小管和厚壁部件材料进行开发,其成分与日本新
(1)为提高蠕变断裂强度增加了3%左右的
日铁开发的NF616(192/P92)类似,也是一种9%Cua。即在蠕变中Cu富集相在奥氏体基体中微细分
Cr的马氏体热强钢,是在P1基础上以1.0%的散共格析出,大幅度提高了材料的蠕变断裂强度;
W取代部分Mo,在ASME规范中提供的高温许用
(2)通过复合加入Nb、N元素,达到进一步提
应力值略低于F92。哈锅对该钢种的大口径钢管高材料的高温强度和持久塑性。
已进行了多年的连续跟踪和试验,试验结果显示,
该钢在成分的设计上以典型的18Cr-8NYi作
其实际的高温持久性能比其生产商徳国V&M公为基础,从经济性的角度出发,不用价格相对较高
司推荐的数据和ASME规范上的要高些,与T/P2的W、Mo等元素,利用多元合金化原理,即显著提
相当,有关试验仍在进行中。
高了材料的高温蠕变断裂强度,又使其耐高温烟
1.3T122/fP122
气腐蚀和高温蒸汽氧化与细晶粒TP347H
TP122是一种12%Cr的马氏体热强钢。在(TP347HFG)大致相同。 Super304H在650℃时的
该钢种之前12%Cr的钢主要就是DN17175
许用应力比TP304H高90%、比TP347H高48%、
X20CRMOV21。事实上12%Cr的钢在高温持久和比TP347HFG高21%,而且比25Cr-20类的
高温蠕变性能上,与9%Cr的钢相差不大,但抗氧TP3 IOHCBN(25C20W)略高5%左右。由于 Super304H
化性能和抗汽水腐蚀和抗烟气腐蚀的性能要优于在高温下具有较高的蠕变断裂强度和许用应力,因
9%Gr钢。该钢种是住友金属在其早期已开发的此该钢是性能价格比最好的材料,采用这种钢管制
12%c钢HCM12的基础上通过W取代更多的造超超临界锅炉受压部件的经济性非常显著,同时
M,并添加1.0%Cm抑制8铁素体的形成,进一步可以使钢管壁厚减薄,钢耗量大大降低。
提高了蠕变强度,并因消除δ一铁素体使韧性得
该钢的焊接性和冷热加工性与P347H相
到提高,得到了HCM12A(T/P122,12C0.5Mo
当。该钢种目前只有日本住友金属一家公司在生
2vcwb),该钢种在600650之间的变性能产,实用业英也主要集中在日本本土或其设计的
与T/P2接近,但由于Cr含量高,抗蒸汽氧化和锅炉,三菱公司与哈锅合作的玉环、泰州、营口、阙
烟气腐蚀性能优于TVF2。适合620℃以下的厚山河源工程超超临界锅炉上使用了该材料。
壁部件。该钢种目前只有日本住友金属在生产
2.3 25CR20NI(TP310HCN)
2新型的奥氏体耐热钢
25C20NMi是一种结合了1P31OH和TP31OCb
的改进的25Cr-20Ni型奥氏体耐热钢,其公称成
2.1 TP347HIFG
分为0.1C-25Cr-20Ni-Nb-N。该材料由日本
TP347H是常规18%C系列奥氏体耐热钢中住友金属株式会社开发,由于在原TP310H的基
高温强度最高的,但其抗蒸汽氧化及剥落性能有础上添加了微量的Nb和N(NB:0.20-0.60%,N:
限。通过特殊热处理和热加工使TP347H晶粒细0.15~0.35%),使这种钢的高温许用应力在
化到ASTM8级以上即得到TP347HG细晶钢,提950(520)以上比TP31OH有显著提高,在金属
高了抗蒸汽氧化能力,同时由于固溶强化效果的壁温为650℃时,该材料的高温鐍变强度为