锅炉用高温材料介绍PPT超超临界机组锅炉用高温材料在中国的应用.ppt

超超临界机组锅炉用高温材料在中国的应用 the application of high temperature materials for usc boilers in china,报告人：寿比南 中国特种设备检测研究院 2012年12月5日,目 录 content 一、概述 outline 二、高温材料在中国的应用状况 application status in china 三、标准和法规的要求 regulation & standards 四、中外高温材料的对比分析 comparison of chinese and overseas materials 五、目前存在的问题 problems 六、建议和结束语 suggestions and conclusion,一、概述 1.我国电力资源结构 structure of power resources in china,结论：自然储备和国情决定了我国的电源结构仍将以燃煤发 电为绝对主力。,火力发电系统 thermal power system,烟囱 除尘机 载煤卡车 粉碎机 蒸汽 燃烧 空气入口 冷凝机 汽轮机 发电机,煤,锅炉,冷却水,高压蒸汽,2.电站技术发展方向 the trend of the power plant technology development -亚临界机组为主力机型(我国) -发电平均煤耗高(我国) -超超临界火电燃煤机组,火电发电效率与操作参数的关系(中国电力报,2004.02.19) relationship between the thermal power efficiency & the operation parameters,温度,效率,煤耗,19世纪末,2020前后,2006年11月28日，我国首台国产百万千瓦超超临界燃煤机组浙江华能玉环电厂1号机组正式投入商业运行。 chinas first domestic 1000mw ultra supercritical coal-fired unit was put into commercial operation on nov.28, 2006,根据电站锅炉定期检验的数量统计，中国目前超临界及以上参数锅炉总数超过380台，以600mw等级为主，1000mw以上机组已经投产超过40台。 中国制造的电站锅炉已经出口南亚和东南亚地区。绝大多数按asme标准建造。 according to the data from periodic inspection of the power plant boilers, total number of (supercritical and above) power plants china 380, mainly 600mw . more than 40 units with 1000mw & up have been put into operation. power plants constructed in china mainland have been exported to south and southeast asia. the vast majority of construction in accordance with asme codes.,二、高温材料在中国的应用状况 the application of the materials for high temperature services in china,超超临界锅炉主要承压部件材料 materials for pressure parts for usc boilors,research of supercritical (& ultra-supercritical ) fossil power unit,二、高温材料在中国的应用状况 1.中国高温材料生产的历史沿革 history of high-temperature materials production in china,1950s,end of 1970s,the soviet union usa europe japan,t91 successfully developed,ultra-supercritical,2003,china start to research,2010,successfully developed 580 fossil power unit,localization of the key materials (580 ),total installed capacities world no.1 (25 units),china,二、高温材料在中国的应用状况 the application of the materials for high temperature services in china 2.目前的生产状况 current producting status 我国无缝钢管产能已超过世界总产能70%以上。 无缝管高压锅炉管的产能约140万吨，而国内消费需求约80万吨，出口量不到10万吨，产能过剩50万吨60万吨。,二、高温材料在中国的应用状况 the application of the materials for high temperature services in china 3.加速材料国产化 material localization 1998年，我国批量试制了t91 钢管，多家企业可稳定供应t91钢坯(管) ，基本上实现了t91钢的国产化。 至2012年，我国已经成功研发了t23、t24、t91、t92、t122、s30432和s31042锅炉钢管，完成了市场准入评审，实现了上述产品的国产化，并已经应用上述国产锅炉钢管20万吨左右。,三、标准和法规的相关要求 requirements of regulations and standards tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 supervision regulation on safety technology for boiler 条款1.6 特殊情况的处理 particular handling 有关单位采用新结构、新工艺、新材料、新技术(包括引进境外技术、按照境外标准制造)等，与本规程不符时，应当将有关的技术资料提交国家质检总局特种设备安全技术委员会评审，报国家质检总局核准后，才能进行试制、试用。,三、标准和法规的相关要求 tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 条款2.1 基本要求 basic requirement 锅炉受压元件金属材料、承载构件材料及其焊接材料应当符合相应国家标准和行业标准的要求，受压元件材料及其焊接材料在使用条件下应当具有足够的强度、塑性、韧性以及良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能。 strength, ductility, toughness, , anti-fatigue, corrosion resistance,三、标准和法规的相关要求 tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 条款2.2 性能要求 materials properties (1)锅炉受压元件和与受压元件焊接的承载构件钢材应当是镇静钢； (killed steel) (2)锅炉受压元件用钢材室温夏比冲击吸收能量(kv2 )不低于27j；(v notch impact test akv 27 j) (3)锅炉受压元件用钢板的室温断后伸长率(a)应当不小于18%。(elongation 18%),三、标准和法规的相关要求 tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 条款2.5 新材料的研制 new materials 采用没有列入本规程的新材料时，试制前材料的研制单位应当进行系统的试验研究工作，并且应当按照本规程1.6的规定通过技术评审。评审应当包括材料的化学成分、物理性能、力学性能、组织稳定性、高温性能、抗腐蚀性能、工艺性能等内容。 assessment: chemical composition, mechanical properties, structure stability, high temperature performance, corrosion resistance, and process performance,三、标准和法规的相关要求 tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 条款2.6 境外牌号的材料overseas grades 2.6.1 锅炉受压元件采用境外牌号的材料 for manufactures of pressure parts (1)应当是境外锅炉用材料标准中的牌号，或者化学成分、力学性能、工艺性能与国内锅炉用材料相类似的材料牌号，或者成熟的锅炉用材料牌号； (2)按照订货合同规定的技术标准和技术条件进行材料验收； (3)首次使用前，应当进行焊接工艺评定和成型工艺试验； (4) 应当采用该材料的技术标准或者技术条件所规定的性能指标进行强度计算。,三、标准和法规的相关要求 tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 条款2.6 境外牌号的材料 2.6.2 材料制造单位制造境外牌号的材料 for steel mills 材料制造单位制造境外牌号的材料，应当按照该材料境外标准的规定进行制造和验收，并且对照境内锅炉材料标准，如果缺少检验项目，应当补做所缺项目的检验，合格后才能使用，正式制造前应当按照本规程1.6的要求通过技术评审和核准。,三、标准和法规的相关要求 tsg g0001-2012 锅炉安全技术监察规程 条款3.3.1 安全系数的选取 safety factors 强度计算时，确定锅炉承压件材料许用应力的最小安全系数，见表3-1规定。其他设计方法和部件材料安全系数的确定应当符合相关产品标准的规定。,三、标准和法规的相关要求,表3-1 强度计算的安全系数,注 3-1:如果产品标准允许采用rtp1.0，则可以选用该值计算其许用应力。 注 3-2: rtd 指1.0105 h持久强度极限值。,三、标准和法规的相关要求 gb/t 16507 水管锅炉（送审稿） gb/t 16507 water tube boilers 规定了受压元件的许用应力确定准则，考虑了如下失效模式(failure modes)： 短期载荷韧性断裂失效：rm 和 rp0.2 长期载荷的高温蠕变断裂失效：rd 和rn 规定材料的使用温度上限：壁温和表面温度,三、标准和法规的相关要求 gb/t 16507 水管锅炉（送审稿） 以附录的型式规定了未列入标准的材料进行技术评审的技术要求 requirements of materials assessment,四、中外高温材料的对比分析,化学成分 chemical composition,化学成分 chemical composition,化学成分 chemical composition,化学成分 chemical composition,力学性能 mechanical properties,热处理要求 heat treatment requirement,化学成分统计数据,力学性能统计数据,五、目前存在的问题 problems 1、高温材料的应用和生产仍处于学习、模仿阶段 the application of high-temperature materials and production are still in the learning, imitation stage 化学成分、常温力学性能基本稳定 高温持久性能尚需工业化数据验证,五、目前存在的问题 problems 2、尚未建立基于失效模式的设计准则 design criteria has not yet been established based on the failure mode 蠕变断裂性能数据的处理方法 processing method of creep rupture performance data 高温氧化的评价准则 evaluation criteria for high-temperature oxidation,五、目前存在的问题 3、法规和标准对于材料的要求尚未成体系 the regulation & standard system has not established yet 材料要求、成形要求、焊接要求、热处理和无损检测； 新材料进入标准的具体要求,五、目前存在的问题 4、组合失效模式仍然处于研究阶段 the combination of failure mode is still in the research stage 蠕变断裂和疲劳的组合失效模式 creep fracture & fatigue 蠕变和腐蚀的联合作用 creep and corrosion,六、建议和结束语suggests & conclusion 1、加强国际交流，学习先进工业国家的成熟经验 promote international exchanges, learning from the advanced industrial countries 2、加大材料研究的投入 increase inv