我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势讲义(PPT 34张)
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第六章 耐热钢.ppt
y=Kt+A 氧化速度为一恒定值
y——氧化膜厚度；t——时间；K、A——常数
（2）抛物线关系
氧化膜覆盖金属表面，膜层中可进行离子的扩散，如Fe、Co、Ni、 Cu、Mn等形成的氧化膜。y2=Kt+A
（3）对数规律
氧化膜不仅覆盖金属表面，而且膜层中离子扩散较困难，如Cr、 Al、Si等元素形成的氧化膜。y=lnKt
6.2 热强钢
(2) 合金化
在Cr13型马氏体不锈钢的基础上进一步合金 化发展了Cr12型马氏体耐热钢。
15Cr12WMoV、2Cr12WMoNbVB等，工作 温度可在600℃左右。
常用于大功率火力发电机组。
6.2 热强钢
① W、Mo：生成(Cr、Mo、W、Fe)23C6合金碳化物，产生一定 的弥散强化作用。
高温和高压
高温烟气和 水蒸汽
安全可靠
抗氧化和耐蚀 组织稳定
工艺性能好
6.2 热强钢
普通
组织不稳定，如片状P球化、K长
问题
大、G化，→强度↓，管子爆裂。
珠光体热强钢在长期高温作用下，其中的片状碳化物转变成 球状，分散细小的碳化物转变成大颗粒的碳化物。这种组织的 转变将导致钢的软化，使蠕变极限、持久强度和屈服强度的降 低。
6.2 热强钢
2、中碳珠光体型热强钢（紧固件用珠光体热强钢）
常用钢：35CrMoV、25Cr2MoV钢常用作中压汽轮 机的螺栓和螺母材料，25Cr2Mo1V钢在高压电 厂中广泛使用。
3、转子用钢
6.2 热强钢
主轴、叶轮
或整锻转子 转
过热蒸汽，复杂应力 （扭、弯、热等）
子
热强性，沿轴向、径向均匀一致的
Mo、W的比例影响到钢的强度和韧性: Mo高W低，则有高的韧度和塑性，但蠕变强度较低； W高Mo低，则有高的蠕变强度而塑性和韧性较低。 ② V、Ti、Nb 形成MC型复合碳化物，更稳定，使绝大部分Mo、W进入固 溶体，可提高热强性和使用温度。 ③ Ni：1%~2%，扩大奥氏体相区，保证淬火时得到单相奥氏体。 ④ N：增加沉淀强化相数量，有利于加强沉淀强化效应。 ⑤ B：强化晶界，降低晶界扩散，也有利于提高钢的热强性。
火电机组高端锅炉耐热钢的发展和国产化
11%Cr马氏体锅炉钢高温持久强度对比 表2 高温持久强度（外推105h，MPa）
试验温度 625℃ 650℃ VM12 ~60 ~50 NF12 ~60 ~50 SAVE12 ~100 ~70 G112 ~100 ~70
G112与T/P92钢性能比较
（1）650℃抗蒸汽腐蚀性能优于T/P92 650℃300h时，P92钢表面鼓起氧化皮并开始剥落，1000h时 大面积表面氧化皮剥落，而G112钢表面仅一层薄氧化皮。 G112钢650℃1000h试验的氧化增重速度为 0.180g/m2﹒h， 即0.1978mm/a。其氧化动力学方程为： Y=14.3835t0.36706 (2) 热膨胀系数与T/P92相当 表3 热膨胀系数
钢号 VM12 NF12 SAVE12 G112 C 0.12 0.08 0.10 0.09 Cr 11 11 11 11 Co 1.6 2.5 3.0 3.0 W 1.5 2.6 3.0 3.0 Mo 0.3 0.2 — — V 0.25 0.20 0.20 0.18 Nb 0.06 0.07 0.07 0.08 B 0.006 5 0.004 — 0.010 N 0.05 0.05 0.04 0.04 Fe 余 余 余 余 0.07Ta 0.04Nd （略） 其他
1973年和1978年两次能源危机，为降本促进火电发展。 中国在80年代初改革开放初期，经济发展急需火电机组提升。
中国本世纪初经济高速发展对电力急需和对排放的控制，促使中国
火电机组的高速发展。
中国在2010年启动700℃ A-USC技术开发研究。
中国在2011年启动600/623℃ USC机组开发。
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第六章 耐热钢和耐热合金.ppt
GH37、GH49及 GH130等 高 温 合 金 的 牌 号 与 化 学 成 分 在 (GB/T14992-1994)
可查
钨、钼、铬在镍基合金中能提高原子间结 合力，减缓扩散，起固溶强化作用。铬的 另一个主要作用是提高镍基合金的抗氧化 性。
钴 溶 于 γ′ 相 ， 形 成 γ′- （ Ni ， Co ） 3 （Al,Ti）相，提高其稳定性，并增加γ′ 相的数量。
钛和铝在时效过程中能析出金属间化合物γ′相 为主要沉淀强化相。铬主要是提高钢的化学稳定 性。钼主要起固溶强化作用。硼可产生晶界强化 并提高持久塑性。
合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强 化,称为固溶强化
通过热处理可对GH132（A-286）钢的 显微组织和性能加以控制。通常在 980~1000℃固溶处理，可获得合适的 晶粒度，并使成分均匀，得到较高的室 温伸长率、成型性和焊接性。时效温度 在700～760℃，可达到最大的沉淀强 化效果。γ′-Ni3（Ti，Al）以极细小的 球状颗粒分布在基体上，与基体保持共 格。
第四节 奥氏体型耐热钢
最常用的钢种是1Crl8Ni9Ti。它和 Cr13一样，既是不锈钢又可作耐热 钢使用。其热化学稳定性和热强性 都比珠光体和马氏体耐热钢强，工 作温度可达750℃～800℃。常用于 制造一些比较重要的零件，如燃气 轮机轮盘和叶片等。
实际上，在650℃或更高温度下工作的 零件，铁素体型耐热钢已经不能使用了， 这是由于体心立方点阵的基体中原子的 扩散很强烈，碳化物聚集长大的速度非 常快，因而钢迅速软化。奥氏体耐热钢 （如 1Cr18Ni9Ti）在650℃时高温强 度也很低。
与常规法生产相比，粉末合金可节省大量机加 工切削量，成材率高，节约费用。粉末高温合 金已用于先进型号发动机上的涡轮盘、压气机 盘等重要零件上。
可查
钨、钼、铬在镍基合金中能提高原子间结 合力，减缓扩散，起固溶强化作用。铬的 另一个主要作用是提高镍基合金的抗氧化 性。
钴 溶 于 γ′ 相 ， 形 成 γ′- （ Ni ， Co ） 3 （Al,Ti）相，提高其稳定性，并增加γ′ 相的数量。
钛和铝在时效过程中能析出金属间化合物γ′相 为主要沉淀强化相。铬主要是提高钢的化学稳定 性。钼主要起固溶强化作用。硼可产生晶界强化 并提高持久塑性。
合金元素溶于基体金属中形成固溶体而使金属强 化,称为固溶强化
通过热处理可对GH132（A-286）钢的 显微组织和性能加以控制。通常在 980~1000℃固溶处理，可获得合适的 晶粒度，并使成分均匀，得到较高的室 温伸长率、成型性和焊接性。时效温度 在700～760℃，可达到最大的沉淀强 化效果。γ′-Ni3（Ti，Al）以极细小的 球状颗粒分布在基体上，与基体保持共 格。
第四节 奥氏体型耐热钢
最常用的钢种是1Crl8Ni9Ti。它和 Cr13一样，既是不锈钢又可作耐热 钢使用。其热化学稳定性和热强性 都比珠光体和马氏体耐热钢强，工 作温度可达750℃～800℃。常用于 制造一些比较重要的零件，如燃气 轮机轮盘和叶片等。
实际上，在650℃或更高温度下工作的 零件，铁素体型耐热钢已经不能使用了， 这是由于体心立方点阵的基体中原子的 扩散很强烈，碳化物聚集长大的速度非 常快，因而钢迅速软化。奥氏体耐热钢 （如 1Cr18Ni9Ti）在650℃时高温强 度也很低。
与常规法生产相比，粉末合金可节省大量机加 工切削量，成材率高，节约费用。粉末高温合 金已用于先进型号发动机上的涡轮盘、压气机 盘等重要零件上。
耐热钢与耐热合金
钛基合金
01
钛基合金是以钛为主要成分的合金，具有轻质、高强、耐腐蚀等优点。
02
钛基合金广泛应用于航空航天、船舶、化工等领域。
03
钛基合金的优点包括优良的高温强度、蠕变强度、抗疲劳性能和耐腐 蚀性能，密度低，减轻设备重量。
04
钛基合金的缺点是加工困难，成本较高，但其使用寿命长，适用于高 温和腐蚀环境。
应用
广泛应用于发动机、涡轮机、热力管道等需要承受交变载荷的设 备。
03 耐热合金的种类与特性
高温合金
01
02
03
04
高温合金是指在高温下具有优 良力学性能和抗氧化、抗腐蚀
能力的合金。
高温合金主要应用于航空航天 、能源、化工等领域，用于制
造高温部件和设备。
高温合金的优点包括良好的高 温强度、蠕变强度、抗疲劳性 能和抗氧化、抗腐蚀能力。
化学性能比较
抗氧化性
耐热合金的抗氧化性通常优于耐热钢，因为合金元素可以形成更 稳定的氧化膜。
抗腐蚀性
耐热合金的抗腐蚀性也优于耐热钢，因为合金元素可以增强钢的钝 化性能。
高温稳定性
在高温环境下，耐热合金的化学稳定性通常优于耐热钢。
机械性能比较
1 2
强度
耐热合金的强度通常高于耐热钢，因为合金元素 可以细化钢的晶粒，从而提高强度。
韧性
在低温环境下，耐热钢的韧性通常优于耐热合金。 但在高温环境下，耐热合金的韧性可能会降低。
3
疲劳强度
耐热合金的疲劳强度通常高于耐热钢，特别是在 循环载荷下。
06 耐热钢与耐热合金的未来 发展与挑战
新材料的研发与应用
研发新型耐热钢与耐热合金，以满足更高温度和更复杂环境下的应用需求。 探索新型的合金元素和制备工艺，以提高材料的抗氧化、抗蠕变和抗腐蚀性能。
耐热钢和耐热合金
⑵危害：
使合金表面本来具有的保护作用的氧化物质遭受破坏，从而加 剧腐蚀。
⑶防止措施：
①控制或排出燃料或燃烧空气中的有害杂质，特别是Na，S；
②使用表面防护层。如：金属扩散涂层、陶瓷涂层。
耐蚀材料
7.3 其他耐热钢和耐热合金
7.3.1抗氧化钢
抗氧化钢也称耐热不起皮钢，多属于铁素体与奥氏体钢。 特点：具有良好的抗氧化性，且有一定的高温强度。
反应形式：
Me（金属）+ 1/2 O2 → MeO Me（金属）+ 1/2 S2 → MeS
耐蚀材料 ⑵钢的高温氧化结果： 钢在高温下的氧化可以形成三种氧化物：FeO 、Fe3O4 、 Fe2O3 。 在570℃以下，氧化层由Fe3O4 和 Fe2O3组成，570℃以上氧化层由 FeO 、Fe3O4 和 Fe2O3组成
7.3.3高温合金
耐蚀材料
能在高温（600～1100℃）氧化性气氛和燃气腐蚀条件下，长期承 受较大应力的合金材料。
应用：是现在航空发动机，火箭发动机以及燃气轮机必不可少的金 属材料。
钢种： 主要是高Cr 、Ni 、加Mo 、W 等。
2、高温蠕变强度
耐蚀材料
蠕变---指金属材料在一定温度下，即使所承受的应力远低于 屈服极限，也会随时间的增长而慢慢地产生永久塑性变形的现象。
蠕变极限---在给定的温度下和规定的时间内，试样产生一定 量蠕变总变形的应力值。
耐蚀材料
7.2.2应力松弛性能
1、 定义和条件
应力松弛----金属在高温和压力状态下，如果维持总变形量不 变，而随着时间的延长，应力则逐渐减少，这种现象称作应力松弛。
2、按组织分类 ：
耐蚀材料
⑴珠光体耐热钢 ----在正火状态下显微组织由珠光体加铁素体组成的一类钢。
使合金表面本来具有的保护作用的氧化物质遭受破坏，从而加 剧腐蚀。
⑶防止措施：
①控制或排出燃料或燃烧空气中的有害杂质，特别是Na，S；
②使用表面防护层。如：金属扩散涂层、陶瓷涂层。
耐蚀材料
7.3 其他耐热钢和耐热合金
7.3.1抗氧化钢
抗氧化钢也称耐热不起皮钢，多属于铁素体与奥氏体钢。 特点：具有良好的抗氧化性，且有一定的高温强度。
反应形式：
Me（金属）+ 1/2 O2 → MeO Me（金属）+ 1/2 S2 → MeS
耐蚀材料 ⑵钢的高温氧化结果： 钢在高温下的氧化可以形成三种氧化物：FeO 、Fe3O4 、 Fe2O3 。 在570℃以下，氧化层由Fe3O4 和 Fe2O3组成，570℃以上氧化层由 FeO 、Fe3O4 和 Fe2O3组成
7.3.3高温合金
耐蚀材料
能在高温（600～1100℃）氧化性气氛和燃气腐蚀条件下，长期承 受较大应力的合金材料。
应用：是现在航空发动机，火箭发动机以及燃气轮机必不可少的金 属材料。
钢种： 主要是高Cr 、Ni 、加Mo 、W 等。
2、高温蠕变强度
耐蚀材料
蠕变---指金属材料在一定温度下，即使所承受的应力远低于 屈服极限，也会随时间的增长而慢慢地产生永久塑性变形的现象。
蠕变极限---在给定的温度下和规定的时间内，试样产生一定 量蠕变总变形的应力值。
耐蚀材料
7.2.2应力松弛性能
1、 定义和条件
应力松弛----金属在高温和压力状态下，如果维持总变形量不 变，而随着时间的延长，应力则逐渐减少，这种现象称作应力松弛。
2、按组织分类 ：
耐蚀材料
⑴珠光体耐热钢 ----在正火状态下显微组织由珠光体加铁素体组成的一类钢。
锅炉知识培训PPT课件
空气预热器
空气预热器用于提高进入炉膛的空气 温度，改善燃烧条件，提高燃烧效率 。
受热面与传热过程
受热面
受热面是锅炉中吸收热量的部件，包括水冷壁、过热器、再 热器等。
传热过程
传热过程包括辐射传热、对流传热和导热三种方式。在锅炉 中，燃料燃烧产生的热量通过辐射和对流传热方式传递给受 热面，受热面再将热量传递给工质（水或蒸汽）。
循环流化床锅炉技术特点及应用前景
高燃烧效率
通过循环流化床技术，实现燃料与空气 的高效混合和燃烧，提高燃烧效率。
VS
低污染物排放
采用分级燃烧和脱硫脱硝技术，有效降低 SOx、NOx等污染物的排放。
循环流化床锅炉技术特点及应用前景
• 燃料适应性广：可燃烧劣质煤、生物质等多种燃料，降低 燃料成本。
循环流化床锅炉技术特点及应用前景
电力行业
循环流化床锅炉在火力发电厂中具有广阔的 应用前景，可提高发电效率和环保性能。
工业领域
在化工、钢铁等工业领域，循环流化床锅炉 可用于提供高效、清洁的热力供应。
余热回收技术在锅炉领域的应用
01
余热回收技术
04
应用案例
02
热管技术：利用热管的高效传热性能，回收锅炉烟气中的 余热。
03
热泵技术：通过热泵系统，将低温余热转化为高温热能， 提高能源利用效率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
根据国家相关法规和标准，锅炉烟气排放应达到规定的限值要求，包括颗粒物、 二氧化硫、氮氧化物等主要污染物的排放浓度和排放量。
治理技术
采用先进的燃烧技术和设备，提高燃烧效率，减少污染物生成；安装除尘、脱硫 、脱硝等环保设施，对烟气进行净化处理；加强运行管理和维护保养，确保环保 设施正常运行。
空气预热器用于提高进入炉膛的空气 温度，改善燃烧条件，提高燃烧效率 。
受热面与传热过程
受热面
受热面是锅炉中吸收热量的部件，包括水冷壁、过热器、再 热器等。
传热过程
传热过程包括辐射传热、对流传热和导热三种方式。在锅炉 中，燃料燃烧产生的热量通过辐射和对流传热方式传递给受 热面，受热面再将热量传递给工质（水或蒸汽）。
循环流化床锅炉技术特点及应用前景
高燃烧效率
通过循环流化床技术，实现燃料与空气 的高效混合和燃烧，提高燃烧效率。
VS
低污染物排放
采用分级燃烧和脱硫脱硝技术，有效降低 SOx、NOx等污染物的排放。
循环流化床锅炉技术特点及应用前景
• 燃料适应性广：可燃烧劣质煤、生物质等多种燃料，降低 燃料成本。
循环流化床锅炉技术特点及应用前景
电力行业
循环流化床锅炉在火力发电厂中具有广阔的 应用前景，可提高发电效率和环保性能。
工业领域
在化工、钢铁等工业领域，循环流化床锅炉 可用于提供高效、清洁的热力供应。
余热回收技术在锅炉领域的应用
01
余热回收技术
04
应用案例
02
热管技术：利用热管的高效传热性能，回收锅炉烟气中的 余热。
03
热泵技术：通过热泵系统，将低温余热转化为高温热能， 提高能源利用效率。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
根据国家相关法规和标准，锅炉烟气排放应达到规定的限值要求，包括颗粒物、 二氧化硫、氮氧化物等主要污染物的排放浓度和排放量。
治理技术
采用先进的燃烧技术和设备，提高燃烧效率，减少污染物生成；安装除尘、脱硫 、脱硝等环保设施，对烟气进行净化处理；加强运行管理和维护保养，确保环保 设施正常运行。
2024版锅炉培训教学ppt课件完整版
锅炉培训教学ppt课件完整版•锅炉基本概念与原理•锅炉安全操作规范•锅炉维护与保养知识•燃料选择与燃烧调整技巧目录•节能环保技术在锅炉应用•事故应急处理与预防措施锅炉基本概念与原理锅炉定义及分类锅炉定义锅炉分类燃烧过程传热过程水循环过程030201锅炉工作原理汽水系统燃料系统控制系统风烟系统锅炉结构组成锅炉安全操作规范安全操作规程点火前确保锅炉内无残留可燃物，检查点火系统是否正常。
按照规定的点火程序进行操作，先开通风再点火，防止爆燃。
熄火时应先关闭燃料供应，待锅炉内温度降低后再关闭通风。
点火与熄火操作根据实际情况调整燃烧器和风机的运行参数，确保燃烧充分且安全。
发现异常情况及时采取措施，如报警、停机等，并通知专业人员进行维修。
定期检查锅炉运行状况，如压力、温度、水位等参数是否正常。
运行中检查与调整锅炉维护与保养知识日常维护项目清洁锅炉外壳及附属设备检查燃烧器及燃烧情况检查水位及水质检查安全附件清洗水垢检查并更换磨损件调整燃烧系统全面检查定期保养计划常见故障排除方法缺水故障超压故障点火失败熄火故障燃料选择与燃烧调整技巧燃料种类及特性分析固体燃料液体燃料气体燃料燃烧器结构和工作原理燃烧器组成燃烧器类型喷嘴、调风器、点火器等，各部件协同工作实现燃料燃烧。
工作原理根据燃料种类和锅炉负荷调整过量空气系数，保证燃料充分燃烧。
调整过量空气系数调整燃烧器角度优化配风方式采用先进控制技术通过调整燃烧器角度改变火焰形状和分布，提高锅炉热效率。
采用合理的配风方式，如均等配风、分级配风等，提高燃烧稳定性。
引入先进的燃烧控制技术，如自动燃烧控制、智能优化算法等，实现燃烧过程的自动化和智能化。
燃烧调整策略及优化方法节能环保技术在锅炉应用节能技术介绍高效燃烧技术通过优化燃烧过程，提高燃料利用率，减少能源浪费。
余热回收技术利用锅炉排放的余热进行再利用，提高能源利用效率。
变频调速技术根据实际需求调节锅炉运行参数，降低能耗。
碳排放权交易政策通过建立碳排放权交易市场，鼓励企业减少碳排放。
特大型高炉的发展趋势和生产实践课件PPT
今天讲述的内容如下：
第一部分：特大型高炉的发展趋势； 第二部分：大型高炉的特点和要求； 第三部分：宝钢大型高炉走向世界一流水平的生
产实绩； 第四部分：宝钢高炉的管理和操作经验； 第五部分：有关京唐曹妃甸高炉的情况； 第六部分：结语
第一部分：特大型高炉的发展趋势
1、目前钢铁生产面临的形势和任务； 2、高炉大型化是炼铁技术发展的必然趋势； 3、世界上高炉大型化的发展情况； 4、我国高炉大型化的发展情况； 5、我国高炉大型化和一些先进国家的比较；
58 85 0.5
59 85 0.5
59 85 0.5
60 85 0.5
损坏的风口要及时更换掉，冷却板、冷却碱度波动≤±
％ 0.08 0.08 0.08 0.08
5二京、、唐大宝 炼型钢铁高特部对 炉大高需型炉要烧 高分有炉厂更的两结高最座的主5矿 矿5要0石0的m质操3鉄量高作；炉份 经设验和计产碱能度8≥ 9波 8万动 吨/年达，标分率 厂定员％270人，8达0产后他们8的5劳动生产9率0将是3. 95
合格生铁 平均日产 每分钟产量
利用系数 休风率 作业率
非计划休风
2007年宝钢分公司高炉产量及作业率情况
1BF
2BF
t 3246452 3792257
t/d 8894
10390
t/m
6.2
7.2
3BF 3910780 10714
7.4
4BF 4069048 11148
7.7
t/m3.d % % h
2.189 0.95 99.05 21.03
81.26
2010年全国不同容积高炉焦炭质量年平均实绩数据对比图
（来自中国金属学会王维兴专家提供的数据）
84.43
第一部分：特大型高炉的发展趋势； 第二部分：大型高炉的特点和要求； 第三部分：宝钢大型高炉走向世界一流水平的生
产实绩； 第四部分：宝钢高炉的管理和操作经验； 第五部分：有关京唐曹妃甸高炉的情况； 第六部分：结语
第一部分：特大型高炉的发展趋势
1、目前钢铁生产面临的形势和任务； 2、高炉大型化是炼铁技术发展的必然趋势； 3、世界上高炉大型化的发展情况； 4、我国高炉大型化的发展情况； 5、我国高炉大型化和一些先进国家的比较；
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损坏的风口要及时更换掉，冷却板、冷却碱度波动≤±
％ 0.08 0.08 0.08 0.08
5二京、、唐大宝 炼型钢铁高特部对 炉大高需型炉要烧 高分有炉厂更的两结高最座的主5矿 矿5要0石0的m质操3鉄量高作；炉份 经设验和计产碱能度8≥ 9波 8万动 吨/年达，标分率 厂定员％270人，8达0产后他们8的5劳动生产9率0将是3. 95
合格生铁 平均日产 每分钟产量
利用系数 休风率 作业率
非计划休风
2007年宝钢分公司高炉产量及作业率情况
1BF
2BF
t 3246452 3792257
t/d 8894
10390
t/m
6.2
7.2
3BF 3910780 10714
7.4
4BF 4069048 11148
7.7
t/m3.d % % h
2.189 0.95 99.05 21.03
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2010年全国不同容积高炉焦炭质量年平均实绩数据对比图
（来自中国金属学会王维兴专家提供的数据）
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锅炉技术锅炉用钢的发展历程
锅炉技术锅炉用钢的发展历程要提高大型火电机组的效率，要发展SC、USC火电机组，就必然要促进大机组用钢的研究和开发，电力技术的发展，在很大程度上取决材料技术的发展。
提高锅炉蒸汽温度比提高锅炉蒸汽压力对机组效率的影响更为显著。
若锅炉蒸汽温度参数不提高，依靠提高锅炉压力参数提高机组效率，就意味着必然要选用高温持久强度和允许使用温度较低的热强钢，如：12Cr1MoV、10CrMo910、15Cr1Mo1V等，当锅炉压力参数从140 kg／cm2提高到170 kg/cm2乃至260 kg／cm2时，就必须使管道的壁厚大大增厚，石洞口二厂超临界600 MW（T=538/566℃，P=25.4 MPa）主汽管选用P22，管子规格为Ф654mm×136.5 mm。
由于管道壁厚的增加，焊接、热处理、弯管、探伤等工艺都增加了更多的困难，比如：必须严格控制焊接线能量、采用多层多道焊、中间热处理、二次（甚至三次）探伤、热处理升降温速度的控制等等。
同时还会因管壁过厚引起热应力增加，导至管道的热疲劳损伤。
此外，当选用大壁厚管道时，管道和保温材料的重量大幅增加，从管系、支吊架到厂房架构强度与刚度都是设计部门要特别考虑的问题。
就目前世界各国发展情况看，锅炉用钢的发展可以分为两个方向，一是铁素体热强钢的发展，另一是奥氏体钢的发展。
1、铁素体钢铁素体钢的发展可以分为两条主线，一是纵向的主要耐热合金元素Cr成分逐渐提高，从2.25Cr到12Cr；二是横向的通过填加V、Nb、Mo、Ｗ、Ｃo等合金元素，６００℃ 105 h的蠕变断裂强度由35 MPa级向60、100、140、180 MPa级发展。
图1给出了锅炉铁素体热强钢的现状及发展趋势。
1）、低合金热强钢20世纪50年代，电站锅炉钢管大多采用珠光体低合金热强钢，其含Cr≤3％，含Mo≤1%、其典型钢种及最高使用壁温为：15Mo≤530℃；12CrMo≤540℃；15CrMo≤540℃；12Cr1MoV≤580℃；15Cr1Mo1V≤580℃；10CrMo910≤580℃。
《锅炉金属材料》课件
3
热膨胀系数
合适的热膨胀系数保证金属材料在高温时不会破裂。
锅炉金属材料的应用领域
石油天然气
供热、强化蚀刻、烷基化、脱 硫、催化裂化、气体深冷、高 压分馏等。
发电
制造燃油电站、火力发电等的 锅炉、涡轮机和蒸汽机。
制造业
冶金、化工、航空航天、建筑、 汽车等领域都需要大量的金属 材料，其中不少用途和锅炉金 属材料类似。
波纹炉管
具有优异的柔性和耐热性，被广泛应用在石油和化工 等领域。
钢件炉膛
适用于高速冶炼和大型高温热处理。
异型管
由高强度不锈钢制成，用于核反应堆及其他高温高压
锅炉金属材料的性能指标
1
高温强度
金属材料必须具有良好的高温时强度稳定性，以满足锅炉压力要求。
2
抗氧化性
金属材料应具有较高的抗氧化性，以提高其使用寿命。
锅炉金属材料
深入了解锅炉金属材料的定义，性能，应用和未来发展趋势。
什么是锅炉金属材料
1 定义
锅炉金属材料是用于制造工业锅炉中所需要耐高温、高压、耐腐蚀、高强度的金属材料。通常需要与高温、高压下腐蚀性介质、强化蚀刻因 素等环境因素耐久使用。
常见的锅炉金属材料
欧特克仿真软件
利用计算机软件进行材料仿真分析，检测材料在高温高 压环境中的性能变化。
相关行业政策和标准
标准
政策
• GB713 – 钢板、钢板热轧低合金结构用钢制造规程
• GB713-1 – 钢板、钢板热轧低合金结构用钢技 术条款第1部分：冶炼
为提高锅炉金属材料质量，我国政府出台了一系列 新标准，并建立了一批监管部门严格监督，以确保 锅炉金属材料安全、稳定和高效地使用。
锅炉金属材料的发展趋势
火电厂锅炉耐热钢的选材及发展
火电厂锅炉耐热钢的选材及发展火电厂锅炉耐热钢是锅炉高温部件的主要材料，也是一种高温金属材料。
随着火电厂的发展，人们对改善锅炉耐热钢的性能的要求也在产生越来越大的变化。
耐热钢耐热性、耐氧性和耐腐蚀性是决定锅炉使用寿命的关键衡量指标。
一般情况下，以合金碳钢20G、12Cr15MoV、T12和25Cr2Mo1V为主要耐热钢，但这些耐热钢在受热和组织变化时均易结晶，因而其阻燃和抗锈蚀的能力差。
彩棒钢、系列20钢、系列25钢和系列30钢等耐热钢被用作锅炉耐热钢。
这些耐热钢在抗结晶、抗开裂和抗氢腐蚀方面具有良好的耐热性能，能够更好地满足火电厂锅炉的延长使用寿命的需要。
未来火电厂锅炉耐热钢仍将继续改进和更新，以满足环保等要求。
除了进一步改善耐热性能外，将进一步强调耐热钢的安全、可靠性、高使用及维护性。
我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势讲义.pptx
26MPa， 600/600℃
T/P91、T/P92、 P122
TP347H、TP347HFG、 Super304H、HR3C
28MPa， 625/625℃
T/P92、VM12、NF12、 SAVE12、MARBN、
G112、G115
TP347HFG、Super304H、 HR3C、XA704、NF709
武进钢管厂、久立钢管厂 △P92钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、
宏润集团 △P92弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天
津金鼎公司、阜新电力修造厂
12
（4）TP347H和TP347HFG钢管供应企业：
宝钢、宜兴钢管厂、武进钢管厂、久立钢管厂、长城 钢厂、太钢
（5）Super304H钢管供应企业：
69.3
75
CC2327-1 CC-2180-4
―
46.5
92.1 CC2179-6
61.1
62.4
70.9
87.7
― ― ～60
― ― 100～110
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表8 马氏体耐热钢性能对比
P92
(0.10C-9Cr-1.8W-MoVNbNB)
625℃持久强度基本满足要求，抗蒸汽腐蚀性 能处于临界状态，可以作为一个方案。
抗蒸汽腐蚀性能优于P92。仅有650℃持久曲线， 1万小时后强度低于P92，650℃，1000hr后持 久强度迅速下降。
SAVE12（日本）
(0.10C-11Cr-3W-3Co-VNbN-Ta-Nd)
抗蒸汽腐蚀性能优于P92。105h持久强度， 625℃约115MPa，650℃约75MPa，曲线表明， ＞5000hr后与P92持平，Nd是有害元素，Ta昂 贵。
ppt耐热钢讲解学习
35
22
26
N0.35
固溶
560
～
1100～
0.50 1200快
冷
时效730
～780空
冷
N0.15
固溶
430
～
1050～
0.30 1150快
冷
时效750
～800空
冷
固溶
205
1030～
1150快
冷
固溶
205
1030～
1180快
冷
885 ≥302 以经受高温 强度为主的 汽油及柴油 机用排气阀
820 ≤269 以抗氧化为 主的汽油及 柴油机用排 气阀
～
40
～
22
0.58
10.0
4.50
奥 2Cr21Ni12 0.15
N
～
氏
0.28
0.75 1.0～ ≤0.0 ≤0.030 10.50 20～
～
1.6
35
～
22
1.25
12.50
体
2Cr23Ni13 ≤0.20 ≤1.00 ≤2.0 ≤0.0 ≤0.030 12～ 22～
型
35
15
24
2Cr25Ni20 ≤0.25 ≤1.50 ≤2.0 ≤0.0 ≤0.030 19～ 24～
× 920～
7 热性及抗腐
w 1150 (C)- 快冷
蚀性。作加 热炉管、燃
0.02) ～
烧室筒体、 退火炉罩
0.08
Ti 固溶 205 520 ≤18 作在400～
5× 920～
7 900℃腐蚀
w 1150
条件下使用
(C) 快冷
《锅炉基础知识》PPT课件(2024)
水位计、蒸汽流量表或给水流量表指示不正确，使运行人员误判断而操作错误。
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水位异常原因分析及处理
锅炉负荷骤降。
给压力突然升高。
外界负荷突然变化，用汽量骤减。
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水位异常原因分析及处理
处理措施 与锅炉其他表计对照，必要时要求减负荷。
验证水位计的正确性，冲洗水位计。
若因给水自动调节器失灵而影响水位时，应手动控制调 整给水量。
备、除渣设备等。
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锅炉分类及特点
• 按用途分类：可分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉等。电站锅炉主要用于发电；工业锅炉主要用于工业生产 中的蒸汽或热水供应；生活锅炉主要用于提供生活热水或采暖。
• 按压力分类：可分为低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界锅炉、超临界锅炉等。压力越高， 对锅炉材料、制造工艺和运行管理的要求也越高。
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压力波动原因分析及处理
压力波动原因
负荷变化幅度过大，调整不及时。
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煤质变化，挥发分或发热量过低，使锅炉燃烧不稳。
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压力波动原因分析及处理
给煤机故障造成给煤 量不均匀。
锅炉结焦或积灰严重 ，使受热面吸热减少 。
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排渣不及时，造成燃 烧不稳。
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理异常情况。
根据生产需要调整锅炉燃烧工 况，保持锅炉稳定、经济运行
。
监控锅炉水位、压力、温度等 参数，确保在安全范围内运行
。
定期对锅炉进行排污、除垢等 维护保养工作，延长锅炉使用
寿命。
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停炉熄火注意事项
停炉前应先减少燃料投入量，降低炉 膛温度，避免急冷造成损坏。
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（3）马氏体钢中δ -铁素体成因及对性能影响的研究
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（4） 高温长时时效过程中组织演变及对力学性能影响的研究 （5） 钢的失效机理和强化机理的研究 （6） 冶金工艺、热加工工业和制管工艺的研究 （7） 焊接性能和焊接工艺的研究 （8） 抗高温蒸汽腐蚀和灰腐蚀性能的研究
（9） 钢管喷丸工艺及性能研究
600℃/600℃级
P92
T23、T91、T92、 S30432、TP310HNbN P12、P91 T23、T91、T92、 S30432、TP310HNbN 12Cr1MoVG、P91、P92 T2、15CrMoG、T23 T2、15CrMoG、T23 106C、P12、12Cr1MoVG 4
表3 超/超临界锅炉主要部件用钢
工作压力 （MPa）
壁温（℃）
≤565
≤600 [注3]
≤600 ≤575 ≤450 ≤650 ≤620 ≤650
钢 的 种 类
集箱、蒸汽管道
受热面管子 集箱、蒸汽管道 受热面管子 集箱、蒸汽管道 受热面管子 受热面管子 受热面管子 受热面管子 受热面管子 受热面管子
不限
不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限
我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势
程世长 刘正东 包汉生
钢铁研究总院
2010-11-28 温州
1
目录
1.序言 2.我国高端锅炉耐热钢的应用情况 3.我国高端锅炉耐热钢国产化进展
4.我国高端锅炉耐热钢及合金的发展趋势
2
1.序言
△火电是我国发电的主体。 △未来10年，我国发电的主力仍然是火电。 △高端锅炉耐热钢和合金是USC机组中的关键材料。
（10） 钢管低周疲劳性能的研究 （11） 电厂钢管使用后性能检测和组织演变的研究
（12） 电厂钢管服役寿命预测研究
9
国产化后钢管供应能力：
（1）T/P23钢管供应企业：
△T23热轧管：宝钢 △T23冷轧管：宝钢上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管
厂、武进钢管厂、华新丽华钢管厂、久立钢管厂、常宝
钢管厂、长城钢厂 △P23冷轧管：诚德钢管厂、天津钢管厂、成都钢管厂
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（3）T/P92钢管供应企业：
△T92热轧管：宝钢 △T92冷轧管：上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、 武进钢管厂、久立钢管厂 △P92钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、 宏润集团 △P92弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天 津金鼎公司、阜新电力修造厂
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2.我国高端锅炉耐热钢的应用状况
表2 超临界和超超临界锅炉主要部件用钢
部件名称
主蒸汽管道
末级过热器 末级过热器集箱 末级再热器 末级再热器集箱 水冷壁上部 水冷壁下部 水冷壁集箱
566℃/566℃级
P91
12Cr1MoVG、T23、 T91、T92、TP347H 12Cr1MoVG、 P12、P91 12Cr1MoVG、T23、 T91、T92、TP347H P11、P12、P91 T2、15CrMoG、T23 T2、15CrMoG 106C、P12
代号
ASME
― CC2199
ASTM
― K40712 K90901 K92460 K91271 34709 34710 30432 31042
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3.高端锅炉耐热钢国产化进展
△火电高端耐热钢国产化历经20年（1990年-2010年） △火电高端耐热钢国产化由电力、钢铁、机械三大行业共同合作完成 △火电高端耐热钢国产化是在陆燕荪副部长、陆元昌副部长、徐英男主任、 杨富主任及三大行业各方主管领导的指导和大力支持下进行的 △三大行业的科研院校、钢厂、钢管厂、锅炉厂、电厂几十家企业共同合 作，完成了研制： （1）钢的成分优化研究 （2）热处理制度对组织和性能影响的研究
表1 火电装机容量和发电量
发电装机总容量 2009年 2010年 2020年 8.7407亿kW 9.5亿kW(预测） 16亿kW（预测） 火电装机容量 总发电量 火电发电量 29867亿kWh （83.05%）
6.5205亿kW（74.6%） 35964亿kWh 7.0亿kW（73.7%） 10.5亿kW（65.6%）
不 锈 钢
07Cr25Ni21NbN 07Cr19Ni11Ti 07Cr18Ni11Nb 08Cr18Ni11NbFG
5
表4
四大管道的选材
6
表5 我国目前USC机组用耐热钢钢号
GB5310-2008
12Cr2MoWVTiB 07Cr2MoW2VNbB 10Cr9Mo1VNbN 10Cr9MoW2VNbBN 10Cr11MoW2VNbCu1BN 07Cr18Ni11Nb 08Cr18Ni11NbFG 10Cr18Ni9NbCu3BN 07Cr25Ni21NbN G102 T/P23 HCM2S T/P91 HCM9S T/P92 NF616 T/P122 HCM12A TP347H TP347HFG Super304H HR3C CC2179 CC2180 CC2196 CC2159 CC2328 C供应企业：
△T91热轧管：宝钢
△T91冷轧管：上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、武 进钢管厂、华新丽华钢管厂、久立钢管厂、常宝钢管厂、 长城钢厂 △P91钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、 宏润集团、天津钢管厂、成钢钢管厂、齐齐哈尔北方机 器有限公司 △P91弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天津 金鼎公司、阜新电力修造厂
适用范围
钢号 标准编号 用途 集箱、蒸汽管 道
12Cr2MoWVTiB 12Cr3MoVSiTiB GB5310 GB5310 GB5310 GB5310 GB5310 受热面管子 受热面管子 07Cr2MoW2VNbB 15Ni1MnMoNbCu 10Cr9Mo1VNbN 10Cr9MoW2VNbBN 集箱、蒸汽管道 集箱、蒸汽管道 受热面管子 集箱、蒸汽管道 受热面管子 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限 不限
≤630
≤650 ≤630 ≤650 ≤630 ≤650 ≤700 ≤700 ≤650 ≤650 ≤650
10Cr11MoW2VNbCu1BN 11Cr9Mo1W1VNbBN
07Cr19Ni10 10Cr18Ni9NbCu3BN
GB5310 GB5310
GB5310 GB5310 GB5310 GB5310 GB5310 GB5310