程世长__我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势.ppt

1,我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势,程世长刘正东包汉生钢铁研究总院2010-11-28温州,2,目录,1.序言2.我国高端锅炉耐热钢的应用情况3.我国高端锅炉耐热钢国产化进展4.我国高端锅炉耐热钢及合金的发展趋势,3,火电是我国发电的主体。未来10年，我国发电的主力仍然是火电。高端锅炉耐热钢和合金是USC机组中的关键材料。表1火电装机容量和发电量,1.序言,4,2.我国高端锅炉耐热钢的应用状况,表2超临界和超超临界锅炉主要部件用钢,5,表3超/超临界锅炉主要部件用钢,6,表4四大管道的选材,7,表5我国目前USC机组用耐热钢钢号,8,3.高端锅炉耐热钢国产化进展,火电高端耐热钢国产化历经20年（1990年-2010年）火电高端耐热钢国产化由电力、钢铁、机械三大行业共同合作完成火电高端耐热钢国产化是在陆燕荪副部长、陆元昌副部长、徐英男主任、杨富主任及三大行业各方主管领导的指导和大力支持下进行的三大行业的科研院校、钢厂、钢管厂、锅炉厂、电厂几十家企业共同合作，完成了研制：（1）钢的成分优化研究（2）热处理制度对组织和性能影响的研究（3）马氏体钢中-铁素体成因及对性能影响的研究,9,（4）高温长时时效过程中组织演变及对力学性能影响的研究（5）钢的失效机理和强化机理的研究（6）冶金工艺、热加工工业和制管工艺的研究（7）焊接性能和焊接工艺的研究（8）抗高温蒸汽腐蚀和灰腐蚀性能的研究（9）钢管喷丸工艺及性能研究（10）钢管低周疲劳性能的研究（11）电厂钢管使用后性能检测和组织演变的研究（12）电厂钢管服役寿命预测研究,（1）T/P23钢管供应企业：T23热轧管：宝钢T23冷轧管：宝钢上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、武进钢管厂、华新丽华钢管厂、久立钢管厂、常宝钢管厂、长城钢厂P23冷轧管：诚德钢管厂、天津钢管厂、成都钢管厂,10,国产化后钢管供应能力：,（2）T/P91钢管供应企业：T91热轧管：宝钢T91冷轧管：上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、武进钢管厂、华新丽华钢管厂、久立钢管厂、常宝钢管厂、长城钢厂P91钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、宏润集团、天津钢管厂、成钢钢管厂、齐齐哈尔北方机器有限公司P91弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天津金鼎公司、阜新电力修造厂,11,（3）T/P92钢管供应企业：T92热轧管：宝钢T92冷轧管：上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、武进钢管厂、久立钢管厂P92钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、宏润集团P92弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天津金鼎公司、阜新电力修造厂,12,（4）TP347H和TP347HFG钢管供应企业：宝钢、宜兴钢管厂、武进钢管厂、久立钢管厂、长城钢厂、太钢（5）Super304H钢管供应企业：宝钢、宜兴钢管厂、武进钢管厂、久立钢管厂、华兴丽华钢管厂、长城钢厂、太钢（6）HR3C钢管供应企业：久立钢管厂、太钢具备供坯单位：宝钢、长城钢厂、太钢,13,国产化的成果：,（1）国产化保证了中国电力高速发展的建设进度：近几年，中国每年以1亿kW递增，国外钢管供应不上，依靠国产钢管保证。（2）国产化成功后使钢管价格大幅度下降：T91、Super304H、HR3C钢管国产化后价格下降一半，其它钢管也大幅度下降。（3）国产化的成功促进了民族工业的提升和迅猛发展，打破了国外垄断局面，振奋了民族精神，提升了研发能力、企业装备生产线和产品水平，造就了高水平的科研和生产队伍。,14,4.我国高端锅炉耐热钢及合金的发展趋势,4.1根据USC机组参数讨论发展趋势表6根据USC机组参数选材（预测）,15,（1）28MPa、600/600参数机组:根据目前玉环、邹县等近50台USC机组的建造和近四年的运行情况，以上选材料的钢管使用，总体情况良好，因此，该机组选材是合适的。（2）28MPa、625/625参数机组:在26MPa、600/600USC参数机组运行平稳的基础上有可能把机组参数提升到28MPa，625/625，从目前材料情况也是可能的，主蒸汽管道和集箱材料采用P92，过热器和再热器采用Super304H，HR3C和NF709，而SAVE25钢无业绩，至今未纳入ASME，缺少持久强度数据。,16,表7主蒸汽管道和集箱选材持久强度（105h，MPa）对比,17,表8马氏体耐热钢性能对比,18,19,图1CreeprupturestrengthofpipingteststeelsNF12,SAVE12andVM12asafunctionoftesttimeat650incomparisontothebehaviourofthe9%CrpipingsteelP92.,20,图2CreeprupturedataforthepresentMARBNsteelscomparedwithP92,T91,NF12andSAVE12steelsat650.,21,图39Cr-3W-3Co-0.2V-0.05Nb-0.08Csteelwithdifferentboronbutnonitrogenaddition,EffectoffinedistributionofM23C6carbidesalongboundaries,表9奥氏体耐热钢700105h持久强度对比,22,表10奥氏体耐热钢蒸汽腐蚀性能对比,23,注：615试验：美国EddystoneNo.1Boiler，蒸汽温度615（SH），蒸汽压力35.1MPa，试验时间75075hr。569试验：美国OitaNo.9Boiler，蒸汽温度569（SH），蒸汽压力19.3MPa，试验时间19463hr。650试验：BHK数据，65020hr,1.5mNa2SO4+1.5mK2SO4+1mFe2O3，SO2气体(0.2wt%)。Super304H钢管在600USC机组中运行中出现氧化皮脱落现象，我们在实验室的650700蒸汽腐蚀试验后发现氧化腐蚀明显，而HR3C和NF709钢管的腐蚀要轻得多。,主蒸汽管和集箱用马氏体耐热钢：P92钢由于650持久强度低，不能采用，根据ASMECodeCase2179-6（2006.8.4）649105hr持久强度应为57.9MPa。要满足650105h持久强度100MPa指标，目前世界上还没有成熟钢号，日本金属所试制的MARBN钢为80MPa，SAVE12钢约为75MPa，我们研制的G112钢管650120MPa持久试验已超过7000hr，仍在进行中。过热器和再热器用钢和合金：比较成熟的合金是HR35、Sanicro25和GH2984。正在研制的合金有HR6W、18Cr-30Ni-3Nb和G110。,24,（3）28MPa，650/650参数机组：,表11锅炉合金性能特点对比（700）使用,25,（4）35MPa，700/700参数机组：主蒸汽管和集箱用合金根据（3）分析，700比较成熟的合金是GH2984、Sanicro25和HR35。过热器和再热器用合金根据锅炉设计，使用壁温达750-760，目前倾向用Inconel740和Inconel617。,26,表12锅炉合金性能特点对比（750-760使用）,27,4.2根据材料体系探讨发展趋势,（1）马氏体锅炉耐热钢的发展趋势表139-12%Cr马氏体锅炉耐热钢的演变,28,表14新一代9-11%Cr马氏体锅炉耐热钢的发展趋势,29,表15奥氏体锅炉耐热钢的发展,30,（2)奥氏体锅炉耐热钢的发展趋势,续表15,31,（3）Fe-Ni基锅炉合金的发展趋势表16Fe-Ni基锅炉合金的发展,32,(4)Ni基锅炉合金的发展趋势,目标用于750-760过热器和再热器管。强化特点分为两大类：以固溶强化为主及以Ni3(Al,Ti)相强化为主。以固溶强化为主的合金是：Inconel617、Haynes230、Inconel625、Waspaloy以Ni