超临界锅炉用钢
华能玉环电厂超超临界燃煤机组锅炉用钢介绍
2006.10
中国超超临界火电机组技术协作网第二届年会
5
中国 青岛
ASME 规范案例 CC 2179-3 CC 2180-2
表6 名义成分
9Cr-2W(T92) 12Cr-2W(T122)
P92、P122 钢的力学性能 伸长率，
抗拉强度，MPa 屈服强度，MPa %
≥620(90 ksi) ≥440(64 ksi) ≥20 ≥655(95 ksi) ≥400(58 ksi) ≥20
October 2006 Qingdao, China
The Second Annual Conference of The Ultra - Supercritical Thermal Power Technology Collaboration Network
2006.10 中国 青岛
中国超超临界火电机组技术协作网第二届年会
耐热性能更好的材料。 玉环电厂工程锅炉采用内螺纹垂直管直流膜式水冷壁，最高设计压力 32.2Mpa，最高金属壁温
480℃，材质选用 T12，适用温度限 530℃，受热面积 12900m2。这种膜式水冷壁管屏不需作整屏焊 后热处理，现场安装对接焊口也不需要焊后热处理。
位置
后墙 前墙 侧墙
管子规格 mm
四级
Ф48.6Χ8.3
Super304H
629
648
656
653
3 700
3.2.3 再热器 再热器也是锅炉中服役条件较为复杂、恶劣的部件之一，需要同时满足蠕变强度、烟气侧抗腐
蚀、蒸汽侧抗氧化性以及较好的加工性能和经济性。 玉环电厂锅炉再热器总受热面积 37800m2。高温段设计压力 6.0Mpa，最高金属壁温 422-646℃，
超超临界锅炉用钢SA-335P92焊接工艺研究
超超临界锅炉用钢 SA-335P92焊接工艺研究摘要：简述超超临界锅炉用钢SA-335P92的性能特点，为了满足超超临界锅炉机组SA-335P92的焊接接头性能，详细介绍应采用的焊接工艺措施。
实践证明，通过控制施焊工艺，采取焊前预热，焊后热处理以及控制现场施工周围环境，可以得到满足性能要求的接头。
关键词：SA-335P92,热处理，焊接工艺，接头性能随着我国火力发电以发展高效率，节能，低污染的超零界，超超零界机组为主要趋势，目前所使用的锅炉容量越来越大，应用和开发价格低廉，但是高强度，焊接工艺性能好的材料依然是整台机组的关键。
目前，超超临界机组要求过热器出口蒸汽温度已高达605℃，远超过P91材料极限使用温度585℃，所以SA335-P92应运而生，这种材料的强度，焊接性能以及裂纹倾向等方面的特殊性，如何在现场焊接中确保高质量的焊缝，是确保机组运行安全的重要一环。
1.SA335-P92钢的成分和性能SA335-P92钢金相组织为回火马氏体，合金总含量≥12%，其主要成分以9Cr-1Mo为基础，P92相对P91钢其材料的化学成分中C,S,P等有所降低，W,V,Nb等微量合金元素有所增加，因而使其金相组织细化，强度及韧性得到提高，但焊接性能较差，在正火及焊接状态下金相组织极易改变，产生晶粒细化不均匀，导致塑性下降。
另SA335-P92钢焊接接头焊后经765±5℃，4小时热处理，如果热处理工艺执行不规范，可能造成焊接接头冲击韧性下降，因此在现场焊接时焊接接头易产生脆硬组织和延迟冷裂纹。
其主要化学成分和主要力学性能见表1和表2所示。
C Cr Mn V Mo Ni0.07-0.138.50-9.500.30-0.600.15-0.250.30-0.60≤0.40Nb Si B S P Fe0.04-0.09≤0.50.001-0.006≤0.010≤0.020余量表1 SA335-P92钢的化学成分（%）屈服极限(MPa)抗拉强度(MPa)延伸率δ%冲击功硬度(HB)≥440≥620≥20%31kv/J≤220表2 SA335-P92钢的主要力学性能1.SA335-P92钢焊接工艺及热处理工艺要求2.1设备、焊接材料及人员设备采用逆变直流焊机。
超超临界锅炉用奥氏体耐热钢hr3c的脆化机理
超超临界锅炉用奥氏体耐热钢hr3c的脆化机理超超临界锅炉用奥氏体耐热钢HR3C的脆化机理近年来，随着我国能源需求的不断增长，超超临界锅炉作为一种高效、节能的燃煤火电装备广泛应用。
而超超临界锅炉用的奥氏体耐热钢HR3C作为关键材料之一，其性能的稳定与否对锅炉的安全运行起到至关重要的作用。
然而，HR3C钢在使用过程中存在脆化问题，引发了人们对其脆化机理的深入探究。
那么，脆化机理是什么呢？简而言之，脆化是指材料在特定条件下失去韧性的现象，导致其易发生断裂。
在锅炉工作条件下，HR3C钢容易发生脆性断裂，这给锅炉的使用安全带来了威胁。
为了更好地理解这一问题，我们需要从以下几个方面进行深入探讨。
1. 温度对HR3C钢脆化的影响:HR3C钢的脆化问题在高温条件下尤为突出。
事实上，高温是导致该钢脆化的主要原因之一。
在高温下，钢中的碳元素会从化学反应中析出，并形成一种碳化物，这就是所谓的“退碳现象”。
退碳现象会导致钢材的碳含量降低，使其在高温下容易发生脆化。
高温下的氧、氮、硫等元素的行为也对脆化起到了一定的影响。
2. 应力对HR3C钢脆化的影响:除了温度，应力也是HR3C钢脆化的重要因素之一。
在锅炉工作中，HR3C钢会承受来自燃烧和水蒸气的高温高压应力。
这些应力会使HR3C钢中的晶界发生应力集中，从而导致脆性断裂的发生。
应力还会导致HR3C钢中的位错、析出物和晶界的移动，更进一步加剧了材料的脆化。
3. 其他因素对HR3C钢脆化的影响:除了温度和应力外，还有一些其他因素也会对HR3C钢的脆化产生影响。
HR3C钢的化学成分、热处理工艺、晶界结构等因素都与其脆化有关。
这些因素可能会改变材料内部的物理和化学性质，从而影响材料的韧性和断裂性能。
通过对以上几个方面进行深入研究，我们可以更好地了解HR3C钢的脆化机理。
在此基础上，我们可以采取一些措施来改善其脆化问题，以提高超超临界锅炉的安全性和稳定性。
总结回顾:脆化机理是超超临界锅炉用的奥氏体耐热钢HR3C所面临的一个重要问题。
660MW高效超超临界机组锅炉高温用钢的选择和应用
660MW高效超超临界机组锅炉高温用钢的选择和应用发布时间：2023-02-07T03:27:02.659Z 来源：《中国电业与能源》2022年9月17期作者：赵丹[导读] 本文对内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司超超临界机组高温用钢特殊要求进行分析赵丹内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司，锡林浩特，026000摘要：本文对内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司超超临界机组高温用钢特殊要求进行分析，对UPER304H 、HR3C等常用材料进行成分、性能比较，提出本工程高温受热面材料选用的合理建议。
关键词：超超临界、高温用钢中图分类号：文献标识码：文章编号：S election and application of high temperature steel for 660MW Ultra Supercritical Unit BoilerZhaodan(Inner Mongolia Datang International Xilinhot Power Generation Co., ltd, Inner Mongolia xilinhot city, 026000，China)Abstract：In this paper, the special requirements of high temperature steel for ultra-supercritical unit in Inner Mongolia Datang International Xilinhaote Power Generation Co., Ltd. are analyzed. The compositions and properties of UPER304H, HR3C and other common materials are compared, and the reasonable suggestions for selecting high temperature heating surface materials for this project are put forward.Key words：Ultra Supercritical, High temperature steel；1 前言超超临界机组锅炉出口蒸汽的温度、压力参数相应提高，对材料的热强性能、抗高温腐蚀和蒸汽氧化能力都有更高的要求。
超临界及超超临界机组新型材料及用钢实例(方安千).
光谱培训班讲义超（超）临界机组新型材料及其特性山西省电力公司电力科学研究院方安千一、超（超）临界机组及其用钢二、超（超）临界机组部分新型材料标准简介三、超（超）临界机组新型材料特性简介二〇一三年三月超（超）临界机组新型材料及其特性一、超（超）临界机组及其用钢特点1、超（超）临界机组参数火力发电机组锅炉的参数：2、超（超）临界机组的用钢某一600MW超临界机组的用钢实例：锅炉部分四大管道部分汽机部分3、超超临界(USC)机组新型耐热钢应用概况：主蒸汽管道选用HCM12A（P122）的日本超超临界机组电厂锅炉制造厂容量MW汽机参数主蒸汽管过热器管（不锈钢）投入运行时间橘湾Tachibanawan2 日立BHK1050 25/600/610 HCM12A SUPER304H 2001.07舞鹤Maizun1 900 24.5/595/595 HCM12AHR3CSUPER304H2004.08常陆那珂Hitachinaka1日立1000 24.5/600/600 HCM12A SUPER304H 2003.12 矶子Isogo（新#1）600 25.5/600/610 HCM12A SUPER304H 2002.04敦贺2号TSSURUGA2# 700 24.1/593/593 HCM12AHR3CSUPER304H2000.10芩北2号REIHOKU2# 700 24.1/593/593 HCM12AHR3CSUPER304H2003.07野5号HIRONO5#700 24.5/600/600 HCM12AHR3CSUPER304H2004.07 日本超（超）临界机组使用NF616（P92）的情况No. 出厂年代数量制造商火力发电站锅炉功率蒸汽条件1 1996年小口径管13吨石川岛播磨重工业新日铁/东海7号147MW566℃/538℃/16.6MPa2 1997年小口径管147吨石川岛播磨重工业电源开发/橘湾1号1050MW600℃/610℃/25MPa3 1998年大口径管*60吨巴布科克日立电源开发/橘湾2号1050MW600℃/610℃/25MPa合计220吨*：尺寸Φ500×70t，Φ596.9×97t，Φ635×106tP92钢在欧洲电站项目应用实例国家项目名称内径×壁厚（mm）部件主蒸汽温度（℃）蒸汽压力（bar）安装时间丹麦VESTRAFT3#机组240×39直管主蒸汽560 250 1996年丹麦NORDJYLLANDSET 160×45 集箱582 290 1996年德国KIEL/GKWESTFALEN480×28159×27集箱循环蒸汽545650531801997年1998年丹麦AVEDORE 2/ELKRAFT400×25490×30主蒸汽管道580（主蒸汽）3001999-2001年600（再热蒸目前我国正在建造的600MW和1000MW级超超临界(USC)（压力P=25~26.5MPa，温度t=600/600℃）机组数台，根据有关资料介绍，拟采用的新型耐热钢方案有多种，现归纳整理出三方案，仅供参考。
超(超)临界锅炉用钢性能与焊接
T/P92、Super304H、HR3C、T23、T24耐热钢性能与焊接一、概述在当前全球能源供应紧张和环保要求越来越高的形势下，为了追求经济效益，超临界、超超临界发电机组已成为目前世界各国争相发展和应用的理想火力发电机组。
我国在继浙江华能玉环首台超超临界机组投产（2007年）以来的近两年时间里，目前已有近百台超超临界机组投入运行，或正在在安装调试过程中。
超超临界机组的偷用，有力地缓解了（或正在缓解）我国用电紧张的局面。
二、T/P92（NF616）钢T/P92钢是20世纪90年代初日本住友公司在T/P91钢的基础上开发研究出来的新钢种。
该钢在T/P91钢的合金成分中增加了1.5～2％W，降低了约一半的Mo和部分的C含量，其它合金成分基本上没有太大的变化（见表1）。
表1 T/P91和T/P92钢的化学成分钢种成分(%)C Si Mn P S Ni Cr Mo W V Nb Al NT/P91 0.08～0.120.20～0.500.30～0.60≤0.020≤0.010≤0.408.0～9.50.85～1.05/0.18～0.250.06～0.10≤0.040.06～0.07T/P92 （NF616）0.07～0.13≤0.500.30～0.60≤0.020≤0.010≤0.408.5～9.50.3～0.61.50～2.500.15～0.250.04～0.09≤0.040.03～0.07与T/P91钢相比，T/P92钢的优越性主要表现在以下几个方面：（1）蠕变强度高经2万小时以上的蠕变断裂试验，发现该钢具有稳定的高温强度。
其高温强度在550～650℃范围时均高于同温度的T/P91钢，在600℃时是T/P91钢的1.3倍，650℃时为1.23倍；同时蠕变断裂强度也高于TP347H奥氏体不锈钢，600℃时是TP347H奥氏体不锈钢的1.12倍，650℃时为1.14倍。
由此可见，T/P92钢管完全可以替代超临界、超超临界机组过热器和再热器中的奥氏体钢管。
超临界及超超临界机组新型材料及用钢实例（方安千）
超临界及超超临界机组新型材料及⽤钢实例（⽅安千）光谱培训班讲义超（超）临界机组新型材料及其特性⼭西省电⼒公司电⼒科学研究院⽅安千⼀、超（超）临界机组及其⽤钢⼆、超（超）临界机组部分新型材料标准简介三、超（超）临界机组新型材料特性简介⼆〇⼀三年三⽉超（超）临界机组新型材料及其特性⼀、超（超）临界机组及其⽤钢特点1、超（超）临界机组参数⽕⼒发电机组锅炉的参数：2、超（超）临界机组的⽤钢某⼀600MW超临界机组的⽤钢实例：锅炉部分四⼤管道部分汽机部分3、超超临界(USC)机组新型耐热钢应⽤概况：主蒸汽管道选⽤HCM12A（P122）的⽇本超超临界机组电⼚锅炉制造⼚容量MW汽机参数主蒸汽管过热器管（不锈钢）投⼊运⾏时间橘湾Tachibanawan2 ⽇⽴BHK1050 25/600/610 HCM12A SUPER304H 2001.07舞鹤Maizun1 900 24.5/595/595 HCM12ASUPER304H2004.08常陆那珂Hitachinaka1⽇⽴1000 24.5/600/600 HCM12A SUPER304H 2003.12 矶⼦Isogo （新#1）600 25.5/600/610 HCM12A SUPER304H 2002.04敦贺2号TSSURUGA2# 700 24.1/593/593 HCM12AHR3CSUPER304H2000.10芩北2号REIHOKU2# 700 24.1/593/593 HCM12AHR3CSUPER304H2003.07野5号HIRONO5#700 24.5/600/600 HCM12AHR3CSUPER304H2004.07 ⽇本超（超）临界机组使⽤NF616（P92）的情况No. 出⼚年代数量制造商⽕⼒发电站锅炉功率蒸汽条件1 1996年⼩⼝径管13吨⽯川岛播磨重⼯业新⽇铁/东海7号147MW566℃/2 1997年⼩⼝径管147吨⽯川岛播磨重⼯业电源开发/橘湾1号1050MW600℃/610℃/25MPa3 1998年⼤⼝径管*60吨巴布科克⽇⽴电源开发/橘湾2号1050MW600℃/610℃/25MPa合计220吨*：尺⼨Φ500×70t，Φ596.9×97t，Φ635×106t P92钢在欧洲电站项⽬应⽤实例国家项⽬名称内径×壁厚（mm）部件主蒸汽温度（℃）蒸汽压⼒（bar）安装时间丹麦VESTRAFT直管主蒸汽560 250 1996年丹麦NORDJYLLANDSET 160×45 集箱582 290 1996年德国KIEL/GKWESTFALEN480×28159×27集箱循环蒸汽545650531801997年1998年丹麦AVEDORE 2/ELKRAFT400×25490×30主蒸汽管道580（主蒸汽）3001999-2001年600（再热蒸⽬前我国正在建造的600MW和1000MW级超超临界(USC)（压⼒P=25~26.5MPa，温度t=600/600℃）机组数台，根据有关资料介绍，拟采⽤的新型耐热钢⽅案有多种，现归纳整理出三⽅案，仅供参考。
超(超)临界锅炉高温用钢选用原则
超（超）临界锅炉高温用钢选用原则当前，适用于超临界锅炉和超超临界锅炉高温段受热面的材料有T91、T92、TP347H、TP347HFG、SUPER304H（XA704）、HR3C（NF709）等。
在选用这些材料时，综合分析材料的强度和抗氧化性能，在设计壁温的基础上选用材料。
根据经验，在材料既定使用温度下，选用材料的许用应力不低于49Mpa （7.1Ksi）。
以下为材料选择原则。
规范规定能够使用的最高温度及对应强度选择使用的最高温度及对应强度3.超（超）临界锅炉高温用钢的使用温度限制目前我国锅炉制造企业的选择是：超临界参数锅炉受热面高温段材料：T91、TP347H和TP347HFG等，集箱则多采用12Cr1MoVG、P91等；对超超临界锅炉高温部分所用的材料要多一些，有T91、T92、TP347H、TP347HFG、SUPER304H、和HR3C等，集箱则多采用12Cr1MoVG、P23、P91、P92等。
（T91 和P91 都是美国AMSE 标准下的高温高压耐热钢，适用于火电站锅炉，P91 T91 成分一样，10Gr9Mo1VNb，执行的标准不一样SA-213T91/SA-335P91，简单来说，一般小管径的管子，比如三器（过热器，再热器，省煤器）的管子用T91 ,一般集箱等大口径的管子用P91。
）高温钢种的使用温度及部件4.TP347H与SUPER304H和HR3C国产化情况4.1 TP347H材料国产化情况超临界锅炉受热面高温段大量采用了TP347H，通过合理控制其晶粒度，采用细晶粒的TP347H材料，具有良好的强度、塑性、韧性和抗腐蚀性，完全满足超临界锅炉机组要求。
目前国内华新特钢和武进不锈钢管厂等厂家均可生产。
4.2 SUPER304H与HR3C国产化情况为了得到良好的强度、塑性、韧性和抗腐蚀性的配合，应当获取具有最佳性能配合的组织及晶粒度。
这两种钢管的热处理温度较高（基本上都在1200℃以上），对热处理装备能力提出了要求。
新型超超临界S31035锅炉用钢焊接试验
妈據生产应用新型超超临界S 31035锅炉用钢焊接试验杨顺田1蔡云松1姚军2(1.四川工程职业技术学院，四川德阳618000; 2.四川建筑职业技术学院机械工程系，四川德阳618000)摘要针对700 t先进超超临界锅炉开发的310系列新型奥氏体耐热钢成分特点，分析了原材料的焊接性，结合备选焊材性能对比完成了焊材选型及焊接工艺方案，开展了小口径管TIG 焊接工艺试验;对焊接接头进行了 室温力学性能及高温持久性能测试，并分析了接头组织特征。
试验结果表明，S31035锅炉用钢具有良好的焊接性，采用高匹配焊接材料可获得良好的接头性能及合格的显微组织。
关键词：31035锅炉用钢工艺试验高匹配持久性能组分液化中图分类号：TG457.11〇 前言超临界（S C )及超超临界（u s e )锅炉，如由阿尔 斯通提供的荷兰（M aasvlakte ) 620 °C 机组，受热面管 屏系由小口径管焊接、弯管后组装而成。
由于S 31035奥氏体耐热钢热膨胀系数高，在锅炉制造中 主要应用于受热面管屏[1]。
其高温部件（如锅炉受热 面管）采用的钢主要有SA -210C ，15&M 〇G ，T 91，T 92，1201 M oV G ，S 30432，S 31035，Sanici ’〇25 等钢种。
其中S 31035钢系欧洲为700 °C超超临界锅炉开发的310系列新型奥氏体耐热钢，具有许多优点，如较好的高 温持久强度、较高的组织稳定性，并列人了 A S M E 和A S T M标准。
接焊工序是制作小口径管主要工序之一，为了推 动S 31035新型奥氏体耐热钢在超超临界锅炉小口径 管工程中的应用，焊接工艺是关键。
文中介绍了该钢 管焊接材料的选型、焊接工艺性分析、焊接工艺实践及表1 S 31035钢化学成分（质量分数,％)C PCu SSiM nCo W Cr Ni Nb N B 0.04 2.51‘0 3.02L 523.50.400.200.002〜0‘ 100.025〜3‘50.0150.400.60〜2‘0〜4‘0-23.5-26.5〜0‘60〜0‘30-0.008高匹配焊丝是CC 2753中推荐的£11呢&-3，£11-NiC rM o - 3，ERNiCrCoMo - 1三种[3]。
Super304H钢在日本的超临界、超超临界锅炉中已经应用
超级304H钢在矿物燃料锅炉中需要有经济性和高温性能好的奥氏体耐热钢不锈钢材料制造过热器，为此日本住友公司开发了超级304H。
超级304H是在TP304H不锈钢基础上成功开发的01C-1 8Cr-9Ni-3Cu-Nb经济型奥氏体不锈钢。
其优越的高温蠕变强度不是靠贵重的合金元素W、Mo的强化获得，而是通过廉价的Cu、Nb、N，由富Cu相的Cu、Nb、N（C、N）M23C 3质点的弥散强化获得。
超级304H在成份上较大的特点是：为提高高温蠕变强度添加了3%左右的Cu，并通过复合添加的Nb和N，力求获得高强度化和高韧性化。
试验证明3%的C u和0.45%的Nb为最佳匹配。
此时，能获得高温强度、韧性和耐腐蚀性均良好的新型奥氏体不锈钢。
这种由富Cu相质点的弥散强化的新型奥氏体不锈钢，650-700℃的高温蠕变强度是通常TP304H奥氏体不锈钢的1.7-1.9倍，是通常TP347H奥氏体不锈钢的1.3-1.5倍。
其650℃的许用应力比TP304H提高90%，比TP347H提高31%，700℃的许用应力比T P304H提高90%，比TP347H提高49%。
该钢种耐高温腐蚀特性和耐蒸汽氧化特性都比T P304H、TP347H有所改善，其焊接性和经济性比TP347H优越。
日本有关公司将Super304H钢管进行长期实际锅炉挂管试验，将Super304H钢管插入到过热器上段。
两年半的实际锅炉工况运行后，取出试样管进行各种试验。
对外径和壁厚进行测量没有发现时效变化，内壁表面酸洗后没有观察到高温腐蚀的桔皮状缺陷；显微组织没有发现产生脆化重要原因的σ相金属化合物析出；试样的冲击值几乎没有降低；强度有所上升；延伸率有所降低。
其性能与TP347H相当。
试样在600℃的蠕变断裂强度比原材料有所提高，原因是有Cu的富集相析出。
因此Super304H在使用运行后不会导致强度降低。
S uper304H钢在日本的超临界、超超临界锅炉中已经应用。
超超临界锅炉管道用钢的研究现状与发展趋势
超超临界锅炉管道用钢的研究现状与发展趋势摘要：随着火电锅炉行业的不断发展，超超临界火电机组比超临界机组效率提高5%左右。
提高发电机组的蒸汽温度、压力参数是火电厂提高效率的有效方法，尤其是温度对效率的影响更加明显。
这对锅炉的材料提出了更高的要求。
基于电力行业超( 超) 临界锅炉用钢的现状及趋势，对典型的铁素体耐热钢T/P91 钢的应用及其焊接性进行了分析，另对典型的奥氏体不锈钢Super304H 的应用及其焊接性也进行了总结。
关键词：超超临界；参数；锅炉；用钢近年来，全球能源危机变得越来越严重，煤炭作为火力发电的主要燃料，供应日益短缺，因此包括节能减耗在内的环境保护已成为各行各业的主流思想。
在当前的情况下，超超临界燃煤技术更加适用，其技术经过长期的发展已经较为成熟，具有良好的可行性。
在超超临界电站锅炉、管道和压力容器领域，对钢的要求很高。
对于锅炉领域来说，其所用钢材的发展十分迅速。
开展超超临界电站建设时，还存在着大量亟待解决的问题，为了保障其运行的安全性，应当采用高质量的材料。
随着锅炉运行参数的提升，迫切需要开发具有高温强度和抗氧化、抗腐蚀性能的材料。
特别是锅炉中温度最高的过热器以及再热器管道，对高温强度和抗氧化、抗腐蚀性能要求更高。
并且，需要注意的是，提高锅炉的效率会对烟雾的排放产生影响，主要体现在减少碳化物、硫化物以及氮化物气体的排放量上，有利于保护大气。
所以，为了更好地实现我国所提出的减排节能目标，应当进一步发展超超临界电站锅炉。
一、超超临界电站的发展在过去的一个时期里，因为世界范围内环境逐渐恶化，使得各国也有了更加强烈的环保意识，从而形成了更高的关于降低固体废弃物与温室气体排放量的呼声。
随着能源问题日益严重，火力发电面临着双重压力。
因此，世界各国一直竞相开发燃煤效率更高的超超临界发电站。
在逐渐地提高燃煤电站的相关参数之后，也将相应地增大其发电效率，此外，机组类型将会从之前的普通高压机组而逐渐地变成超临界机组。
锅炉厚钢板的超临界条件下的力学性能研究
锅炉厚钢板的超临界条件下的力学性能研究近年来，随着能源需求的增长和环保意识的普及，燃煤锅炉作为一种常见的供热设备得到了广泛应用。
而在超临界条件下运行的锅炉，其内部所承受的压力和温度都更高，因此需要具备更高的力学性能以应对这些极限工况。
本文将对锅炉厚钢板在超临界条件下的力学性能进行研究，以期为锅炉的设计和制造提供科学依据。
首先，我们需要了解超临界条件下的力学负荷。
超临界锅炉的运行压力通常在23-27兆帕（MPa）之间，而温度可达到550摄氏度以上。
与常规锅炉相比，超临界锅炉的运行条件更为严酷，对材料的强度和韧性提出了更高的要求。
钢板作为锅炉的基本材料，其力学性能对锅炉的安全运行至关重要。
超临界锅炉的钢板需要具备较高的强度、良好的韧性和抗疲劳性能。
钢板的强度主要取决于材料的化学成分和热处理工艺，而韧性和抗疲劳性能则与材料的微观组织和晶粒尺寸等因素相关。
钢板的化学成分对其力学性能有着直接的影响。
一般来说，钢材中的碳含量越高，其强度也就越高。
然而，在超临界锅炉的应用中，高碳钢板容易出现脆性断裂问题，因此需要适量控制碳含量。
此外，合金元素的加入可以改善钢板的强度和韧性，常用的合金元素如铬、钼、镍等。
热处理工艺是提高钢板力学性能的重要手段。
热处理工艺可以通过控制钢板的冷却速率和退火温度来调整其组织和性能。
通常情况下，超临界锅炉的钢板需要进行正火处理，即将钢板加热至适当温度后快速冷却，以获得高强度和合适的韧性。
钢板的微观组织是影响其力学性能的另一个重要因素。
超临界锅炉的钢板通常采用控制轧制和控制冷却工艺，以得到细小均匀的晶粒和良好的组织。
细小均匀的晶粒可以提高钢板的韧性和抗疲劳性能，减轻应力集中现象，降低脆性断裂的风险。
除了材料的化学成分、热处理工艺和微观组织，在锅炉的运行过程中，还需要考虑热应力、应力腐蚀、高温氧化等因素对钢板力学性能的影响。
超临界锅炉的高温高压环境下，钢板受到复杂的热应力和化学腐蚀的作用，容易引发裂纹和腐蚀。
42-超超临界锅炉用钢SA-335P92焊接性试验研究-28
超超临界锅炉用钢SA-335P92焊接性试验研究卢征然王炯祥亓安芳傅育文(上海锅炉厂有限公司,上海200245)摘要: 超临界、超超临界机组的关键技术是多方面的,在设计和制造上都有高难技术,但热强性高、工艺性好、价格低廉的材料的开发、应用是最关键的。
本文介绍了超超临界锅炉用钢SA-335P92材料的性能，并通过多种焊接性试验和焊接接头力学性能试验，了解了该钢的焊接性及焊接接头的机械性能，初步掌握了其焊接工艺，为工厂生产应用打下了基础。
关键词：超超临界锅炉用钢焊接性试验焊接接头力学性能0 前言随着电力工业的发展和全球对环境问题的日益关注，节约一次能源，加强环境保护，减少有害废气排放，降低地球温室效应已引起国内外的高度重视，提高火电机组的热效率采用超临界、超超临界机组是防止环境污染的有效途径之一。
因此提高火电发电机组的蒸汽温度和压力已势在必行。
目前和未来发电机组的发展趋势：（1）延长机组的使用寿命。
为此要求开发使用高温性能优良、性能稳定和工艺性能良好的材料；（2）保护环境和节约能源，需要开发高经济性、高效率、高参数（压力、温度）的大容量机组(超临界、超超临界机组)，为此必须研究开发相适应的高温材料。
超临界、超超临界机组的关键技术是多方面的,在设计和制造上都有高难技术,但热强性高、工艺性好、价格低廉的材料的开发及应用是最关键的。
火电机组用钢主要可分为二大类: 奥氏体钢和铁素体钢。
以往的电站锅炉承压部件用钢主要是碳钢、低合金Cr-Mo钢和奥氏体不锈钢,低合金Cr-Mo钢的最大不足是其高温蠕变断裂强度低,因此低合金Cr-Mo的使用温度受到很大的限制,如对于过热器、再热器出口集箱及连接管道,目前常用的P22铁素体耐热钢的极限许用温度为550℃,12Cr1MoV的极限许用温度为565℃,而且随着参数的提高管壁厚度增加,导致了成本的上升和工艺的复杂性。
因此在早期开发的超临界、超超临界机组中,大量使用了奥氏体钢,如TP304H、TP347H等。
超超临界锅炉钢结构制造关键技术
超超临界锅炉钢结构制造关键技术超超临界锅炉是指工作压力超过一定数值（一般为22.1兆帕）的高温高压锅炉。
与传统的超临界锅炉相比，超超临界锅炉具有更高的工作参数，能够提高热效率，减少燃料消耗，降低二氧化碳排放，是现代发电行业的重要设备。
超超临界锅炉的钢结构制造关键技术对于确保锅炉安全可靠运行具有重要意义。
超超临界锅炉的钢结构材料需要具备较高的强度、耐热性和耐腐蚀性。
在高温高压环境下，钢结构需要能够承受巨大的压力和温度变化，同时还要抵御腐蚀介质的侵蚀。
因此，钢结构材料的选择至关重要。
目前，常用的钢材包括低合金钢、铬钼钢、铬钼钒钢等。
这些钢材具有较高的强度和耐热性，能够满足超超临界锅炉的工作条件要求。
超超临界锅炉的钢结构制造需要采用先进的制造工艺和技术。
在钢结构制造过程中，需要进行多道次的焊接和热处理工艺。
焊接工艺的选择和控制对于保证焊缝的质量和强度至关重要。
超超临界锅炉的焊接工艺一般采用自动化焊接技术，如焊接机器人、激光焊接等，以提高焊接效率和质量。
同时，热处理工艺的控制也是关键，通过合理的热处理工艺可以改善钢材的组织和性能，提高其强度和耐热性。
超超临界锅炉的钢结构制造还需要进行严格的质量控制。
钢结构的质量直接关系到超超临界锅炉的安全可靠运行。
在制造过程中，需要对材料进行严格的检验和试验，包括化学成分分析、金相组织观察、力学性能测试等。
同时，还需要对焊缝进行无损检测，以确保焊接质量。
质量控制的过程中，要严格按照相关标准和规范进行操作，确保钢结构的质量达到设计要求。
超超临界锅炉的钢结构制造还需要进行可靠性评估和寿命预测。
超超临界锅炉作为重要的发电设备，其运行安全可靠性是关键。
通过对钢结构的可靠性评估，可以确定其安全使用的寿命，为设备的维护和管理提供依据。
同时，还需要对钢结构进行定期的检测和监测，及时发现并修复潜在的缺陷和损伤，确保设备的安全运行。
超超临界锅炉的钢结构制造关键技术对于确保锅炉的安全可靠运行具有重要意义。
超临界超超临界锅炉用钢汇总
超临界超超临界锅炉用钢汇总（1.中国电力企业联合会，北京100761；2.北京电力建设公司北京100024摘要：提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数即提高蒸汽的压力和温度，而提高蒸汽参数的关键有赖于金属材料的发展。
从发展超临界、超超临界机组与发展新钢种的关系以及超临界、超超临界锅炉对钢材的要求，概述了火电锅炉用钢的发展历程以及部分新钢种的性能。
关键词：临界、超超临界；锅炉；材料2023年全国装机容量将达到9.5亿kW，其中火电装机仍然占70%，即今后17年将投产4.0亿kW左右的火电机组。
火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组。
从目前世界火力发电技术水平看，提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数，即提高蒸汽的压力和温度。
发展超临界和超超临界火电机组，提高蒸汽的参数对于提高火力发电厂效率的作用是十分明显的。
表1给出了蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系［1］。
表1蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系机组类型中压机组高压机组超高压机组亚临界机组超临界机组高温超临界机组超超临界机组高温超超临界机组蒸汽压力/Mpa 蒸汽温度/℃ 电厂效率/％供电煤耗*/kW·h 3.5 9.0 13.0 17.0 25.5 25.0 30.0 30.0 435 510 535/535 540/540 567/567 600/600 600/600/600 700 27 33 35 38 41 44 48 57 460 390 360 324 300 278 256 215 超700℃机组超700 60 205 * 供电煤耗用标煤量统计，标煤量是一个统计折算标准，1千克标煤的发热量为7 000大卡。
从表1中的数据可以看出，随着蒸汽温度和压力的提高，电厂的效率在大幅度提高，供电煤耗大幅度下降，而提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料耐高温、高压问题。
1承压锅炉部件对钢材的要求火电厂锅炉关键承压部件主要指水冷壁、过热器、再热器、联箱及管道等，这些承压部件运行在较为恶劣的工况条件下，是设计选用钢材关注的重要部位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
超临界、超超临界锅炉用钢杨富1，李为民2，任永宁2（1. 中国电力企业联合会，北京100761；2. 北京电力建设公司北京 100024）摘要：提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数即提高蒸汽的压力和温度，而提高蒸汽参数的关键有赖于金属材料的发展。
从发展超临界、超超临界机组与发展新钢种的关系以及超临界、超超临界锅炉对钢材的要求，概述了火电锅炉用钢的发展历程以及部分新钢种的性能。
关键词：临界、超超临界；锅炉；材料2020年全国装机容量将达到9.5亿kW，其中火电装机仍然占70%，即今后17年将投产4.0亿kW左右的火电机组。
火电建设将主要是发展高效率高参数的超临界（SC）和超超临界（USC）火电机组。
从目前世界火力发电技术水平看，提高火力发电厂效率的主要途径是提高蒸汽的参数，即提高蒸汽的压力和温度。
发展超临界和超超临界火电机组，提高蒸汽的参数对于提高火力发电厂效率的作用是十分明显的。
表1给出了蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系［1］。
表1 蒸汽参数与火电厂效率、供电煤耗关系机组类型蒸汽压力/Mpa 蒸汽温度/℃电厂效率/％供电煤耗*/kW·h中压机组 3.5 435 27 460高压机组9.0 510 33 390超高压机组13.0 535/535 35 360亚临界机组17.0 540/540 38 324超临界机组25.5 567/567 41 300高温超临界机组25.0 600/600 44 278超超临界机组30.0 600/600/600 48 256高温超超临界机组30.0 700 57 215超700℃机组超700 60 205* 供电煤耗用标煤量统计，标煤量是一个统计折算标准，1千克标煤的发热量为7 000从表1中的数据可以看出，随着蒸汽温度和压力的提高，电厂的效率在大幅度提高，供电煤耗大幅度下降，而提高蒸汽参数遇到的主要技术难题是金属材料耐高温、高压问题。
1 承压锅炉部件对钢材的要求火电厂锅炉关键承压部件主要指水冷壁、过热器、再热器、联箱及管道等，这些承压部件运行在较为恶劣的工况条件下，是设计选用钢材关注的重要部位。
以下分类简要介绍超临界、超超临界锅炉的关键承压部件用钢要求。
1.1 水冷壁水冷壁用钢一般应具有一定的室温和高温强度，良好的抗疲劳、抗烟气腐蚀、耐磨损性能，并要有好的工艺性能，尤其是焊接性能。
通常SC、USC锅炉都采用膜式水冷壁。
由于膜式水冷壁组件尺寸及结构的特点，其焊后不可能在炉内进行热处理，故所选用的钢材的焊接性至关重要。
要在焊前不预热、焊后不热处理的条件下，满足焊后热影响区硬度不大于360HV10、焊缝硬度不大于400HV10的有关规定（TRD201），以保证使用的安全性。
另外，水冷壁管内介质是汽液两相，管外壁又在炉膛燃烧时煤粉颗粒运动速度最快的区域，积垢导致的管壁温度升高和燃烧颗粒冲刷都是选用钢材要考虑的问题。
由此可见，水冷壁用钢的开发也是发展SC、USC锅炉的技术关键之一。
随着SC、USC锅炉蒸汽压力、温度的升高，水冷壁温度将提高，如在31 MPa/620℃的蒸汽参数下出口端的汽水温度达475℃，投运初期中墙温度为497℃，垢层增后可升至513℃，热负荷最高区域的管子壁温可达520℃，瞬间最高温可达540℃。
这就需要合金含量更高，热强性更好的钢材。
为了满足这种高参数锅炉水冷壁用钢的要求，在SA213T22钢的基础上，开发了2种新钢材T23（HCM2S）和T24（7CrMoVTiB10-10），二者都具有良好的焊接性，在焊前不预热焊后不热处理的条件下（壁厚≤8mm），焊后焊缝和热影响区的硬度均低于360HV10。
金属壁温可达600℃，是蒸汽温度620℃以下锅炉水冷壁的最佳用钢［2］。
1.2 过热器、再热器过热器、再热器在高参数锅炉中所处的环境条件最恶劣，所用钢材在满足持久强度、蠕变强度要求的同时，还要满足管子外壁抗烟气腐蚀及抗飞灰冲蚀性能、管子内壁抗蒸汽氧化性能，并具有良好的冷热加工工艺性能和焊接性能。
过热器、再热器管的金属壁温比蒸汽温度高出25℃～39℃（我国规定为50℃）。
在燃煤含硫量很低、烟气腐蚀性很小的条件下，从蠕变强度角度考虑，SC、USC锅炉的过热器、再热器，当壁温≤600℃时，可选用T91钢；当壁温≤620℃时，可选用T92、T122、E911钢；当壁温≤650℃时，可选用NF12、SAVE12钢。
采用含硫量高腐蚀性大的燃煤时，当壁温≥600℃时（蒸汽温度≥５６６℃），过热器、再热器应选择TP304H、TP321H、TP316H、TP347H奥氏体热强钢。
而Super304H和TP347HFG两种细晶奥氏体热强钢蠕变强度高，抗烟气腐蚀和抗蒸汽氧化性能更好，在超超临界锅炉过热器、再热器用钢中得到广泛的应用。
当壁温达700℃时，过热器、再热器只能选用高铬热强钢NF709、SAVE25和HR3C等。
1.3 联箱与管道由于联箱（末级过热器、末级再热器出口联箱）与管道（主蒸汽管道、导汽和再热蒸汽管道）布置在炉外，没有烟气加热及腐蚀问题，管壁温度与蒸汽温度相近。
这就要求钢材应具有足够高的持久强度、蠕变强度、抗疲劳和抗蒸汽氧化性能，还要具有良好的加工工艺和焊接性能。
由于铁素体热强钢的热膨胀系数小、导热率高，在较高的启停速率下，不会造成联箱、管道壁部件严重的热疲劳损坏，所以铁素体热强钢是联箱随着SC、USC锅炉蒸汽温度和压力参数的提高，要求使用热强性高的钢材，这样既可以提高联箱和管道运行的安全性，又可以减少因管壁过厚引起热应力的增加以及给加工工艺带来的困难。
所以，SC、USC锅炉的联箱和管道，当壁温≤600℃时，选用P91钢；当壁温≤620℃时，选用P92、P122和E911钢；当壁温≤650℃时，选用NF12和SAVE12钢。
2 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。
2.1 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℃ 105h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。
2.1.1 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℃。
当壁温超过580℃时，一般都使用奥氏体热强钢TP304、TP347（≤700℃），然而由于其价格昂贵、导热系数低、热膨胀系数大、应力腐蚀裂纹倾向等问题存在，不可能被大量采用，故世界各国从20世纪60年代初开始进行了长达30多年的试验研究，开发适用于温度参数为580℃～650℃范围内的锅炉用热强钢，即改进型的9Cr-1Mo钢和12％Cr钢的研究。
而当壁温超过650℃时，目前还只能选用奥氏体热强钢。
2.1.2 EM12钢的开发20世纪50年代末，比利时Liege冶金研究中心研究了超级9Cr钢，其化学成分为9Cr-2Mo，并添加了Nb、V等合金元素，材料牌号为EM12。
法国瓦鲁瑞克公司生产出EM12的过热器管。
1964年，法国电力公司批准EM12钢管可用于620℃的过热器和再热器，代替过去使用的不锈钢管。
但是，由于该钢种是二元结构，冲击韧性差，后来未得到广泛应用。
部分锅炉用铁素体钢的化学成分见表2。
表2 部分锅炉用铁素体钢的化学成分钢号标准化学成分/%ASME JIS C Si Mn Cr Mo W Co V Nb B NOthers2Cr T22(2.25Cr-1Mo) T22 STBA24 0.12 0.3 0.45 2.25 1.0 - - - - - - -HCM2S(2.25Cr-1.6WVNb) T23 STBA24J1 0.06 0.2 0.45 2.25 0.11.6 - 0.25 0.05 0.003 - -9Cr T9(9Cr-1Mo) T9 STBA26 0.12 0.6 0.45 9.0 1.0 - - - - - - -HCM9M(9Cr-2Mo) - STBA27 0.07 0.3 0.45 9.0 2.0 - - - - - - -T91(9Cr-1MoVNb) T91 STBA28 0.10 0.4 0.45 9.0 1.0 - -0.20 0.08 - 0.05 -NF616(9Cr-0.5Mo-2WVNb) T92 STBA29 0.07 0.06 0.45 9.0 0.51.8 - 0.20 0.05 0.004 0.06 -Tempa1oy F-9(9Cr-1MoVNb) - - 0.06 0.5 0.60 9.0 1.0 - -0.25 0.40 0.005 - -EM12(9Cr-2MoVNb) NFA49213 -0.10 0.4 0.10 9.0 2.0 - -0.30 0.40 - - -12Cr HT91(12Cr-1MoV) DIN X20CrMoV121 - 0.20 0.4 0.6012.0 1.0- - 0.25 - - - 0.5NiHT9(12Cr-1MoWV) DIN X20CrMoWV121 - 0.20 0.4 0.60 12.0 1.0 0.5 -0.25 - - - 0.5NiHCM12(12Cr-1Mo-1WVNb) - SUS410J2TB 0.10 0.3 0.55 12.01.0 1.0 - 0.25 0.05 - 0.03 -HCM12A(12Cr-0.4Mo-2WCu-VNb)T122 SUS410J3TB 0.11 0.1 0.60 12.00.4 2.0 - 0.20 0.05 0.003 0.06 1.0CuNF12(11Cr-2.6W-2.5CoVNbB) - 0.08 0.2 0.50 11.0 0.2 2.62.5 0.20 0.07 0.004 0.05 -SAVE12(11Cr-3W- 3CoVNb-TaNdN) - 0.10 0.3 0.20 11.0 - 3.0 3.00.20 0.07 - 0.04 0.07Ta0.04Nd2.1.3 钢102的开发20世纪60年代起，中国按原苏联的耐热钢系列研究出了钢102（12Cr2MoWVTiB），推荐使用温度为620℃，经长期使用总结的经验证明，其使用温度以低于600℃为宜。