超临界超超临界机组材料的选用和焊接技术.ppsx

超临界超超临界机组材料的选用和焊接技术,周荣灿,Thermal Power Research Institute,内容,一、超超临界技术及其材料的发展二、新型低合金铁素体钢特性与应用三、新型马氏体耐热钢的特性与应用四、新型奥氏体耐热钢的特性与应用五、马氏体耐热钢P92的焊接六 奥氏体耐热钢HR3C的焊接,一、超超临界技术及其材料的发展,中国火电机组参数发展,低压,高压,超高压,亚临界,超临界,超超临界,C钢,Mo钢,CrMo,P91,P92,材料是机组参数提高的基础,超临界机组材料与亚临界机组相比没有质的区别；大部分材料在亚临界机组中都有使用经验。超超临界机组材料有明显的变化。,材料与参数的关系,566 常规不锈钢应用极限580 P91应用极限620 P92应用极限650 下一代铁素体钢应用极限700 高温合金,现阶段超超临界机组的关键部件,水冷壁低合金耐热钢高温过热器、再热器奥氏体耐热钢高温集箱、高温蒸汽管道马氏体耐热钢高中压内缸、转子马氏体耐热钢,二、新型低合金铁素体钢特性与应用,锅炉用铁素体耐热钢的世系图,水冷壁对材料的要求,焊接性能13CrMo44（T12)、T22、T23、T24450以下良好的抗拉强度（120MPa）；550以下的持久强度；抗腐蚀性能,T23/P23的合金设计,T/P 23的性能特点,住友金属开发的HCM2S（0.06C-2.25Cr-1.6W-V-Nb），550的许用应力89MPa，接近T91，600的蠕变强度比T22高93%；许用金属温度约545；加工和焊接性能很好，小管子无需焊前预热和焊后热处理；特别用作水冷壁材料，也可代替T22用于过热器、再热器以及厚壁联箱和管道可显著降低壁厚和成本；其成分与力学性能与国内开发的钢102接近，根据住友的比较研究，焊接性能显著优于G102。,焊接接头硬度分布,小管子无需焊前预热和焊后热处理，根据住友的比较研究，焊接性能显著优于G102,超超临界锅炉水冷壁选材,540/25MPa锅炉出口端汽水温度420，最高金属壁温450，服役随垢层增厚有所上升；620/32.5Mpa锅炉出口端汽水温度475，金属壁温497，垢层增厚后提高到513；,T24/P24,V&M钢管公司开发的7CrMoVTiB10 10以V、Ti和B提高蠕变性能焊接性能很好，焊后硬度低于360HV10，不需要进行焊前预热和焊后热处理；强度比T/P23还高一些许用金属壁温达到560主蒸汽温度620以下锅炉水冷壁的最佳候选材料之一。,不同材料最高允许壁温,材料由T12改为T22，水冷壁的允许壁温提高是有限采用T23和T24，相同的情况下，允许壁温大约可以提高60-70以上，在相同的运行条件下，显然水冷壁的安全性得到了大幅度的提高。,T23应用中的注意事项再热裂纹,三、新型马氏体耐热钢的特性与应用,锅炉用铁素体耐热钢的世系图,9-12Cr马氏体钢,锅炉管 T91、T92、T122、F11、F12管道钢 P91、F11、F12、P92、P122、P911、NF12、SAVE12日本转子钢TR1100、TR1500、TR1200、HR1200日本转子钢TOS101、TOS107、TOS110欧洲转子钢COST F、COST E、COST B欧洲汽缸材料G-X12CrMoVNb 9 1、G-X12CrMoVNbN 10 1 1日本汽缸材料TOS 301、TOS 302、TOS 303叶片用钢 2Cr12NiW1Mo1V、2Cr12Ni2W1Mo1V、2Cr12NiMoWV（C-422),锅炉用铁素体耐热钢的世系图,110MPa,主蒸汽管道材料选择,P91P92P911P122强度焊接工艺性能组织稳定性,P92钢化学成分特点,C:0.070.13 Mn：0.300.60 S:0.020 P:0.010 Si：0.50 max Cr:8.509.50 Mo：0.300.60,V：0.150.25N：0.030.07Ni：0.40 maxAl：0.04 maxCb：0.040.09W：1.52.00B：0.0010.006,P91/P92钢中的合金元素,成分特点,多元素复合强化（W、Mo）微量元素强化（B、V、Nb、N)杂质元素含量要求极低（S、P、Al、Ti、Zr、Sn、Sb、Pb、As、Bi）,金相组织,位错,多尺度强化机理,位错强化（原子级别)W、Mo固溶强化（溶质原子对位错的束缚）(原子级别）M23C6对板条长大的抑制（50-150nm)Laves相的析出强化（100nm）MX的析出强化（阻止晶内位错运动）（10-50nm）B的晶界强化和对M23C6稳定化作用（P92、P911、P122等）,9-12%Cr耐热钢的运行性能,平衡态-材料中的最小自由能原理,奥氏体,铁素体+石墨,马氏体,贝氏体,珠光体,扩散激活