超临界、超超临界锅炉用钢汇总
超临界_超超临界锅炉选材用材
(5) N F12 钢和 SAV E12 钢 :正在开发中的耐 热钢 ,通过 Ta 、Nb 等合金化 ,使 600 ℃的强度提高 到了 650 ℃,并已经在实验室得到验证 。 1. 2 新型奥氏体锅炉用钢
新型奥氏体锅炉用不锈钢主要分为 18 %Cr 、 20 %～25 %Cr 两大系列 。
TP310 HCbN ( HR3C)
732
2 超临界/ 超超临界锅炉用材料选 择
材料高温性能 ,主要衡量指标有 :高温蠕变强 度 、热疲劳 、耐腐蚀 、以及抗氧化能力 。在选用材 料上 ,既要考虑材料的高温性能 ,又要考虑材料的 工艺性能和综合经济性能 。铁素体钢一般可以用 于 600 ℃以下锅炉热交换管 ,但在 620 ℃以上时 , 铁素体钢抗高温烟气腐蚀和高温氧化的能力有 限 ,一般选用奥氏体钢 。奥氏体钢主要用在过热 器/ 再热器管的出口段 ,在这一管段 ,除了蠕变强 度外 ,抗氧化和烟气腐蚀成为重要考虑的因素
9 %Cr 系列 (1) T91/ P91 (9Cr1MoVNb) 钢 : T91/ P91 钢 具有高的强度和韧性 、抗热疲劳性能 ,作为 620 ℃ 以下的过热器 、再热器 、联箱和主蒸汽管道用钢 , 在世界范围内已经得到广泛的应用 。 (2) 9Cr22W (N F616 或 T92/ P92) 钢 :在 T91/ P91 基础上 ,以 W 取代了部分 Mo 而得到的新钢 种 ,已 经 列 入 ASM E 规 范 CASE2179 。比 T91/ P91 具有更高的许用应力 。可用于 620 ℃以下的 过热器 、再热器 、联箱和主蒸汽管道 。 (3) E911 钢 : 是一种欧洲牌号 ,其成分和性 能与 N F616 (或 T92) 相近 。 12 %Cr 系列 一般当温度在 620 ℃以上时 ,9 %Cr 钢的抗氧 化性能不能满足要求 ,需使用 12 %Cr 钢或不锈 钢。 ( 1 ) X20CrMoV121 和 X20CrMoWV121 ( H T91) 钢 :在欧洲曾得到大量的应用 ,但是其焊 接性能较差 。 (2) HCM12 (12Cr1Mo1WVNb) 钢 : 在 H T91 的基础上通过降碳以提高焊接性能 ,以及 W 、V 、 Nb 合金化而形成的 ,是一种δ铁素体/ 马氏体双 相钢 。具有良好的焊接性能 、高温强度和抗氧化 腐蚀性能 ,适用于 600 ℃以下锅炉部件 。 (3) 12Cr22W ( HCM12A 或 T122/ P122) 钢 : 在 HCM12 基础上用 W 取代更多的 Mo ,并添加 1 %的 Cu 而 得 到 的 一 种 新 型 钢 种 , 已 经 列 入 ASM E 规 范 CASE2180 。其 蠕 变 强 度 进 一 步 提 高 ,在 600 ℃时许用应力比 T91 提高约 25 % ,并 因为消除了δ铁素体而使韧性得到提高 。该钢种 特别适用于 620 ℃以下的厚壁部件 。 (4) TB12 (12Cr0. 5Mo1. 8WVNb) 钢 :在 T92 基础上 ,通过增加 Cr 含量以进一步提高抗高温蒸 汽氧化 ,调整固溶强化元素 Mo 、W 等元素含量以 改善提高综合性能而得到新型钢种 。
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。
超(超)临界锅炉用新型耐热钢简介
P91钢冷却转变曲线
73
返 回
9
F11、F12的开发 德国于60年代开发，用于壁温达610℃ 的过热器和壁温达650℃的再热器以及壁温 为540℃～560℃的联箱和蒸汽管道，但其含 碳量高，焊接性差。目前已不生产。 典型的新型铁素体耐热钢T91/P91钢的开发 T91/P91钢的研制成功具有划时代意义。 成功地把电站锅炉蒸汽温度参数提高到 593℃～610℃。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
许用应力与温度的关系曲线
12
T92与奥氏体钢在高温下许用 应力的对比
许用应力 （Kg/cm2） NF616 SUS321H SUS347H NF616/ SUS321H NF616/ SUS347H 600℃ 8.7 6.9 7.8 1.26 1.12 625℃ 6.8 5.2 5.7 1.31 1.19 650℃ 4.8 3.9 4.2 1.23 1.14
58
热影响区的Ⅳ型裂纹 P91这类铁素体耐热钢在高温长期 运行中，往往会在焊接热影响区的 “细晶区”（AC3附近或AC3—AC1区间） 出现一种无明显塑性变形的低应力蠕 变断裂，造成焊接接头蠕变断裂寿命 低于母材的现象。英国人按裂纹产生 位置分类方法，称这种裂纹为Ⅳ型裂 纹。
59
在焊缝范围内发生的裂纹称为Ⅰ 型裂纹；在焊缝内发生，但可延伸到 热影响区的裂纹，称为Ⅱ型裂纹；在 邻近熔合区的热影响区发生的裂纹， 称为Ⅲ型裂纹；在邻近母材的热影响 区发生的裂纹称为Ⅳ型裂纹。
2 过热器、再热器 ★过热器、再热器管的金属壁温比蒸汽温 度高出达25℃~39℃（我国规定为50℃）。 ★在燃煤含硫量低、烟气腐蚀性较小的条 件下，仅从蠕变断裂强度考虑，当蒸汽温 度为538℃（壁温580 ℃ ），选用T22钢；
09超临界、超超临界锅炉及阀门介绍
2009.01.10
武汉锅炉集团阀门有限责任公司
目录
一、超临界、超超临界锅炉发展介绍 二、超临界、超超临界锅炉总体介绍 三、超临界、超超临界锅炉材料应用介绍 四、超临界、超超临界火电机组阀门 五ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ超临界、超超临界火电阀门研制
一、超临界、超超临界锅炉发展介绍（1）
超临界锅炉发展历程
262
568
596
2009
WAIGAOQIAO III
塔式
中国
1000
262
605
603
2008
YONGHUNG #1, #2 NIEDERAUSSEM K
型 塔式
韩国 德国
800 1000
248 271
569 580
569 600
2004 2003
WANSLEY 2
型
美国
952
247
538
538
1978
一、超临界、超超临界锅炉发展介绍（4）
§ 国际火电发展趋势
• PF-SC 超临界 • USC 超超临界机组 • IGCC 联合循环 • PFBC-CC 增压流化循环机组等。
§ 热效率
• 中小机组30%,亚临界机组38%,超临界,超超临界大型机组42%～45%
§ 2006～2020年我国电力发展产业政策:
WANSLEY 1
型
美国
952
247
538
538
1976
BOWEN 3, 4
型
美国
952
247
538
538
1975
GASTON ERNEST C 5
型
美国
程世长-超超临界锅炉钢和合金的发展状况
10
Central Iron and Steel Research Institute
3. 700℃参数A-USC机组锅炉合金发展现状
（2）中国开发A-USC机组的条件 中国火电国产化建立了雄厚基础： 中国火电国产化经历20年，SC和USC机组的设 计和生产制造已经成熟，SC机组几百台，USC机组 超百台已经投入运行。钢厂、锅炉厂、汽轮机厂已 经建立了先进的生产线，设备先进、工艺稳定、技 术一流，为A-USC机组的建造奠定了基础。 国家支持开发A-USC机组 国家能源局、发改委和科技部支持700℃A-USC 项目。
(2)700℃参数A-USC机组锅炉合金重点是选材、仿制及研制的 开发研究。
Central Iron and Steel Research Institute
4
2. 600℃参数USC机组锅炉钢的发展现状
2.1 600℃USC机组锅炉钢的国产化由来
我国上海、哈尔滨、东方三大动力集团在上世纪末分别 从西门子、三菱、日立公司引进成熟的USC机组，而机组中 选材已经确定，这样就决定了我国600℃USC机组锅炉材料 的国产化道路。同时，宣告我国自行研制并已大量应用的 G102不能再采用了，只能采用日本研制的T/P23钢和欧洲的 T/P24。
超超临界机组锅炉用新型耐热钢的焊接
高 蒸 汽 温 度 超 过 了 ６ ０ ｏ 蒸 汽 压 力 超 过 ２ ａ 而 ０ Ｃ， ５ ＭＰ ， 且 还 在 不 断 升 高 ， 这 有 赖 于 耐 热 钢 的 发 展 。 目前 应 但
用 于 超 超 临 界 锅 炉 的 新 型 马 氏 体 耐 热 钢 有 Ｔ Ｐ ｌ ／ｇ、
Ｔ Ｐ ２ ＮＦ １ 、 ９ １ Ｔ ＰＩ２（ ／ ９ （ ６ ６） Ｅ １ 、 ／ ２ ＨＣＭ１ Ａ） ， 氏 体 ２ 等 奥
度 小 于 ５ ３ｏ ９ Ｃ。Ｔ Ｐ ２和 Ｅ １ ／９ ９ １是 在 Ｔ Ｐ ｌ耐 热 钢 基 ／ｇ
能 够 完 全 溶 解 在 奥 氏体 中 ， 随 后 的 热 过 程 中未 溶 解 在
的沉 淀相 发 生 粗 化 ， 成 这 一 区 域 的强 度 降 低 。 软 化 造 对 短 时 高 温 拉 伸 强 度 影 响不 大 ， 会 降 低 持 久 强 度 ， 但 长 期 高 温 运行 后 ， 软 化 区会 产 生 Ⅳ型 裂 纹 。焊 接 线 在
础上 发 展 起 来 的 新 型 耐 热 钢 ， 中 Ｔ Ｐ ２是 在 Ｔ Ｐ ｌ 其 ／９ ／ ｇ
能量 、 预热 温度 对 软 化 带 影 响较 大 。焊 接 线 能 量不 宜
过 大 ， 热 温 度 不 能 过 高 。软 化 区 宽 度 越 窄 ， 拘 束 预 其 强 化 作 用 越 强 ， 化 带 的影 响越 小 。 软 （ ）焊 接 冷 裂 纹 。冷 裂 纹 是 在 焊 后 冷 却 过 程 中 ， ３ 在 Ｍｓ 以下 的温 度 范 围 内形 成 的 一 种 裂 纹 ， 称 延 点 又 迟 裂 纹 。 产 生 这 种 裂 纹 的 三 要 素 为淬 硬 组 织 、 元 素 氢
临界机 组用新钢种的焊接性能、 化学成分、 焊接接头的组织、 蠕变性能和典型的失效方式等。
TEMPALOYAA-1超超临界锅炉用18Cr-10Ni-3Cu—Ti—Nb不锈钢的开发
钢被认 为 是预想 中的材 料 。为 了改善 Ｔ ＭＰ Ｅ Ａ
Ｌ Ｙ Ａ １ 的蠕 变断 裂 强度 ， 发 出 了新 型 的 Ｏ 一 钢 开
界发 电技术 的应 用 已成为 最高 的期 望 。 超 临 超 界 发 电机组 与传 统 的燃煤 发 电机组相 比 ， 其蒸 汽 设 计 温 度 和压 力 更 高 ，从 而能 提 高 发 电效
不 锈钢 （ Ｔ ３ １ 和 Ｔ ３７ 如 Ｐ ２Ｈ Ｐ ４ Ｈ）具 有更 高 的 蠕变 断裂 强度 ， 但这 些 １—５型 钢 由于铬含 量 ５１ 低 ，并不 具备 优 良的抗腐 蚀 能力 。
Ｔ ＭＰ Ｌ Ｙ Ａ １ ． 一 ８ ｒ １ Ｎ — ｉＮ ） Ｅ Ａ Ｏ 一 （ １ １ Ｃ － ０ ｉＴ－ ｂ ｏＣ
２ 试验步骤及结果
２１ 材料 ．
发出一种具有更高的高温强度和耐蚀的材料。
例 如 ，一 些 １ Ｃ一 ５ ｉ （ １ — ４ Ｃ Ｍｏ ５ ｒ １Ｎ 钢 如 ７ １ 一 ｕ 、 Ｅ ｓ ｅ － ０以及 １— ５ ｓｈ ｔ １５ ｅ ２ ５ １Ｎ）比 １ — ８ ８型奥 氏体
我 们 已经 开发 出 Ｔ ＭＰ Ｌ Ｙ Ａ １ 钢 。 Ｅ Ａ Ｏ 一 ０）
Ｐ 、Ｍｏ含 量 的 １ Ｃ一 Ｎ 一 Ｃ 一 ．２ ｉ ．５ ｂ ８ ｒ８ ｉ３ ｕ ０１ Ｔ一０２ Ｎ
Ｐ含 量 的作用 ， 料编 号为 Ｃ １２～Ｃ ４ ２的 试 ＣＰ ＣＰ 钢是 为 了检验 Ｃ 含量 的作 用 ，而试 料 编号为 Ｃ ～Ｃ Ｍ１ Ｍ４的钢则是为 了检验 Ｍｏ 含量的作用 。
１— 型奥氏体不锈钢（ ． 一 ８ ｒ ０ ｉ３ ｕ ８８ ０１ １Ｃ一１Ｎ一 Ｃ — Ｃ
Ｔ— ｂ） ｉＮ 。本 文将 对 这 种 具 有 高温 特 性 的新 型
超超临界压力锅炉用T92高压锅炉管的研制
收稿日期:2009203210作者简介:王起江(19552),男,宝山钢铁股份有限公司研究院首席研究员,教授级高级工程师,上海交通大学硕士生导师,长期从事无缝钢管生产工艺技术及高压锅炉管新产品研究。
材料与工艺技术超超临界压力锅炉用T92高压锅炉管的研制王起江1, 洪 杰1, 高加强1, 吾之英2, 王延峰2(1.宝山钢铁股份有限公司研究院,上海201900;2.上海发电设备成套设计研究院,上海200240)摘 要:为了满足我国超超临界压力锅炉过热器、再热器的材料要求,宝钢继T91高压锅炉管研制之后,开展了T92高压锅炉管的研制。
论述了T92钢管成分优化设计、生产的工艺过程及性能评定。
试验数据表明,T92钢管各项技术性能均符合ASME SA 2213标准的要求,可以替代进口材料。
关键词:超超临界压力锅炉;高压锅炉管;性能;标准中图分类号:TK225 文献标识码:A 文章编号:16712086X (2009)0620451205R &D of T92High 2pr essure Boiler Tube f or U ltraSuper cr itical Pr essur e Boiler sWA N G Qi 2jiang 1, HON G J ie 1, GAO Ji a 2qi ang 1, WU Zhi 2yin g 2, WAN G Yan 2feng 2(1.Research I nstit ut e ,Baos teel Group Co rp orati on ,Shan gh ai 201900,Chi na ;2.Shanghai Power Equip ment Research Instit ut e ,Shanghai 200240,China )Abstract :I n or de r to satisf y domestic de mand on supe rhea ter a nd re hea ter tube mate rials f or ultra superc ritical pressure boile rs ,f ollowi ng t he rese arc h a nd de velop me nt (R&D )of T91t ube ,Baosteel also st ar te d the R&D of T92tube f or high 2p ressur e boile rs.A desc ription is being ma de to the chemical c omposition optimization ,manuf acturing tec hnology as well as p rop erty evaluation of the ma terial.Test data i ndica te that all p rope rties of the de velope d T92c an meet the re quireme nt of A SME SA 2213standar d ,i.e.this T92mate rial ca n be ta ke n as a substit ute f or imp or ted tubes.Keyw or ds :ult ra superc ritical pressure boile r ;high 2pr essure boiler tube ;p rope rty ;st anda rd 为了降低煤耗,提高燃煤发电机组的热效率,减少CO 2排放量,满足环境保护的要求,电站锅炉向大容量、高参数(压力和温度)方向发展。
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。
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。
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。
我国超超临界锅炉常用材料及对焊接接头的要求
我国超超临界锅炉常用材料及对焊接接头的要求摘要：本文概述了我国用于超超临界锅炉的新材料的成分及性能，简述了对新材料焊接接头的基本要求和焊接工艺要点。
关键词：超超临界锅炉马氏体钢奥氏体钢高温蠕变性能0概述超超临界锅炉由于温度及压力的提高，对主要部件的抗蠕变、疲劳、高温氧化与腐蚀性能等都提出了更苛刻的要求。
目前超超临界锅炉主要部件的制造中，除选用亚临界锅炉常规选用的SA-335P91(SA-213T91)、SA-213TP304H、SA-213TP347H等材料外，还选用了一些高温蠕变性能、高温抗氧化性能更好的新型材料，如SA-335P92(SA-213T92)（9Cr-2W）、SA-335P122(SA-213T122)（12Cr-2W）等新型马氏体钢和SUPER304H（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N）、SA-213TP347HFG （18Cr-10Ni-Nb）、SA-213TP310HCbN（25Cr-20Ni-Nb-N）、XA704（18Cr-9Ni-2.5W-NbVWN）、TEMPALOY A-1（18Cr-8Ni-Nb-Ti）、TEMPALOY AA-1（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-Ti）、TEMPALOY A-3（22Cr-15Ni-Nb-N）等新型奥氏体钢。
我国超超临界锅炉的制造虽然起步较晚，但发展迅速。
从2003年玉环1000MW超超临界锅炉项目开始实施起，目前我国实施中的1000MW及600MW超超临界锅炉项目已有20余台。
主要涉及到SA-335P92(SA-213T92)、SA-335P122(SA-213T122)、SUPER304H（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N）、SA-213TP310HCbN（25Cr-20Ni-Nb-N）等新材料，化学成分见表1。
表1 我国超超临界锅炉用几种新材料的化学成分（％）1目前我国超超临界锅炉采用的新材料简介1.1 SA-335P92(SA-213T92)SA-335P92(SA-213T92)钢是在SA-335P91(SA-213T91)钢的基础上，适当降低了Mo元素的含量，同时加入了一定量的W以将材料的钼当量（Mo＋0.5W）从P91钢的1％提高到约1.5％，该钢还加入了微量的硼。
超超临界材料讲义
HT9（SANDVIK）； X20CrMoWV121（DIN） 1X12B2MΦ、2X12MΦBP（ГOCT）
T9、P9（ASME）；STBA26、STPA26(JIS)； X12CrMo91(德国)；HT7（SANDVIK）
1Cr9Mo2（HCM9M）
1Mn17Cr7Mo-VNbBZr（17-7MoV） （T91、P91）／10Cr9Mo1VNb （GB5310）
Rm（MPa） ≥510 ≥585
δ 2″（％） 硬度（HB） ≥20 ≥20 ≤220 ≤250
TPRI
3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（四）
材料的蠕变断裂强度（见图1～3）Βιβλιοθήκη 图1 T23材料的持久强度曲线
TPRI
3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（五）
图2 T23的持久强度曲（空心符号表示正在进行的实验点）
TPRI
3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（三）
材料的热处理与微观组织 T23：1060±10℃正火，760±15℃回火。回火贝氏 体—马氏体组织。 T24：1000±10℃正火，750±15℃回火。回火贝氏 体—马氏体组织。 材料的拉伸性能（见表2）
表2 室温下的力学性能
牌号 T23 T24
Rp0.2（MPa） ≥400 ≥450
4.3.2.1 T/P91钢介绍
T91／P91钢的力学性能
表6 P91与有关钢材室温力学性能的比较
TPRI
4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十）
4.3.2.1 T/P91钢介绍
T91／P91钢的力学性能
图7 T／P91钢与有关钢冲击功的比较
图8 T／P91钢与有关钢蠕变强度的比较
42-超超临界锅炉用钢SA-335P92焊接性试验研究-28_图文.
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。
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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。
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、管道的首选钢材。
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℃ 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。
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。
图1 锅炉的铁素体钢的现状及发展趋势表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 STBA240.120.30.452.25 1.0 - - - - - - -HCM2S(2.25Cr-1.6WVNb) T23 STBA24J10.060.20.452.250.11.6-0.250.050.003- -9CrT9(9Cr-1Mo) T9 STBA260.120.60.459.1.- - - - - - - HCM9M(9Cr-2Mo) - STBA270.070.30.459.2.- - - - - - - T91(9Cr-1MoVNb) T91 STBA280.10.40.459.0 1.0 - -0.20.08-0.05-NF616(9Cr-0.5Mo-2WVNb) T92 STBA290.070.060.459.0.51.8-0.20.050.0040.06-Tempa1oyF-9(9Cr-1MoVNb) - -0.060.50.69.1.- -0.250.40.005- -EM12(9Cr-2MoVNb) NFA49213-0.10.40.19.2.- -0.30.4- - -12C rHT91(12Cr-1MoV)DINX20CrMoV121-0.20.40.612.01.0--0.25- - - 0.5Ni HT9(12Cr-1MoWV)DINX20CrMoWV121-0.20.40.612.01.0.5 -0.25- - - 0.5NiHCM12(12Cr-1Mo-1WVNb)-SUS410J2TB0.10.30.5512.01.1.0-0.250.05-0.03-HCM12A(12Cr-0.4Mo-2WCu-VNb)T122SUS410J3TB0.110.10.612.00.42.0-0.20.050.0030.061.0Cu NF12(11Cr-2.6W-2.5CoVNbB)-0.080.20.511.00.22.62.50.20.070.0040.05-SAVE12(11Cr-3W-3CoVNb-TaNdN)-0.10.30.211.0-3.03.00.20.07-0.040.07Ta0.04Nd2.1.3 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。