新材料及焊接工艺简介.doc

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1、超超临界锅炉受压件材料对锅炉受热受压元件选用材料的考虑，不仅仅是一般意义上的强度、抗腐蚀、抗氧化性能中的某一项技术指标，而是寻求一种具有保证机组安全可靠运行的、并具备优良工艺性能和良好质价比的材料。超超临界锅炉蒸汽温度和压力的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。在采用与亚临界锅炉或者超临界锅炉相同材料前提下，蒸汽温度和压力的提高势必要求增加材料的厚度（主要是管壁厚度），而厚壁部件的生产、焊接、热处理、探伤等工艺等都有更多的困难，同时还会降低机组的启停速率和调峰能力。要实现高蒸汽参数机组的可靠运行，就必须使用与高的参数相适应的高性能的耐

2、热材料。对于超超临界锅炉受压部件的选材，其特殊性主要体现在水冷壁、末级过热器、末级再热器、主蒸汽管道及集箱等部件。以下对被收录到ASME/ASTM和ASMECODECASE（规范案例）的一部分新型锅炉材料进行简要介绍，其中一些材料已被应用到哈锅承制的国内第一台1000MW等级的超超临界锅炉----玉环工程上，如P92、Super304H和CODECASE2115。一、超超临界锅炉用新型9～12%Cr铁素体耐热钢1．T/P92是一种新型的9%Cr的马氏体热强钢。该钢是由日本新日铁公司在T/P91（9Cr-1Mo-V-Nb）合金成分的基础上通过加入1.8％的W取代

3、部分Mo，大大提高了固溶强化的效果，得到了NF616（T/P92，9Cr0.5Mo1.8WVNb），600℃的许用应力比T91高34％，可用作620℃以下的锅炉厚壁部件。该钢已正式被收录到ASME规范中的SA-213和SA-335标准中，其许用应力按规范案例（CODECASE）2179-3。该类钢目前由德国的V&M和日本的住友金属生产。2．E911(T/P911)E911是欧洲COST501开发的新钢种，最初是作为转子用钢设计的，后来在欧洲主要作为锅炉小管和厚壁部件材料进行开发，其成分与日本新日铁开发的NF616(T92/P92)类似，也是一种9%Cr的马氏体

4、热强钢，是在P91基础上以1.0％W取代部分Mo，在ASME规范中提供的高温许用应力值略低于P92。该钢种已被收录到ASTMA213-03a和A335-03中，其牌号为T/P911。在现行的ASME2001版规范中该钢种以CODECASE2327的形式出现，正式进入规范材料。二、新型的奥氏体耐热钢1．Super304HSuper304H是基于已被广泛使用的、传统的奥氏体耐热钢TP304H（18Cr-8Ni）钢，应用多元合金强化理论、弥散强化理论等开发的一种新型的奥氏体钢，其公称成分为(0.1C-18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N)。现已被列入了ASMECODE

5、CASE2328，并收录到美国材料与试验学会材料标准ASTMA213(03a版)中，UNS编号S30432；日本标准牌号SUS304J1HTB。该钢由日本Y.Sawaragi等人开发，日本住友金属株式会社将其工业化生产，在成分上的特征是：■为提高蠕变断裂强度增加了3%左右的Cu。即在蠕变中Cu富集相在奥氏体基体中微细分散共格析出，大幅度提高了材料的蠕变断裂强度；■通过复合加入Nb、N元素，达到进一步提高材料的高温强度和持久塑性。该钢在成分的设计上以典型的18Cr-8Ni作为基础，从经济性的角度出发，不用价格相对较高的W、Mo等元素，利用多元合金化原理，即显著提

6、高了材料的高温蠕变断裂强度，又使其耐高温烟气腐蚀和高温蒸汽氧化与细晶粒TP347H（TP347HFG）大致相同。Super304H在650℃时的许用应力比TP304H高90%、比TP347H高48%、比TP347HFG高21%，而且比25Cr-20Ni类的TP310HCbN(HR3C)略高5%左右。由于Super304H在高温下具有较高的蠕变断裂强度和许用应力，因此该钢是表1中性能价格比最好的材料，采用这种钢管制造超超临界锅炉受压部件的经济性非常显著，同时可以使钢管壁厚减薄，钢耗量大大降低。该材料首次实际装机运行时间是1989年，由三菱重工株式会社与和歌山共同

7、火力株式会社共同使用在锅炉的过热器和再热器上(参数19MPa，571/543℃)运行了6年，其中原町1号炉1997年投运至今已8年。高参数下的更长期的安全使用性能还需要实机考核。该钢的焊接性和冷热加工性与TP347H相当。另外，从1989年开始，哈尔滨锅炉厂有限责任公司、东方锅炉股份有限责任公司、上海锅炉厂有限责任公司、机械部发电设备服务中心与日本住友金属公司合作，对一些新型耐热钢进行了部分的性能复核及研究，针对的主要材料是T23(HCM2S)、T91/P91、HCM12A、Super304H。该钢种目前只有日本住友金属一家公司在生产，实用业绩也主要集中在日本

8、本土或其设计的锅炉，三菱公司与哈锅合作