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,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,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,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,表3 超/超临界锅炉主要部件用钢,表4 四大管道的选材,表5 我国目前USC机组用耐热钢钢号,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（

2、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,（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

3、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,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

4、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,（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,（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

5、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,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。,4

6、.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）,（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AS

7、ME，缺少持久强度数据。,表7 主蒸汽管道和集箱选材持久强度（105h，MPa）对比,表8 马氏体耐热钢性能对比,图1 Creep rupture strength of piping test steels NF12,SAVE12 and VM12 as a function of test time at 650 in comparison to the behaviour of the 9%Cr piping steel P92.,图2 Creep rupture data for the present MARBN steels compared with P92,T91,NF12 a

8、nd SAVE12 steels at 650.,图3 9Cr-3W-3Co-0.2V-0.05Nb-0.08C steel with different boron but no nitrogen addition,Effect of fine distribution of M23C6 carbides along boundaries,表9 奥氏体耐热钢700105h持久强度对比,表10 奥氏体耐热钢蒸汽腐蚀性能对比,注：615试验：美国Eddystone No.1Boiler，蒸汽温度615（SH），蒸汽压力35.1MPa，试验时间75075hr。 569试验：美国Oita No.9

9、Boiler，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ASME Code Case 2179-6（2006.8.4）649105hr持久强度应为57.9MPa。要满足 650105h持久强度10

10、0MPa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。,（3）28MPa，650/650参数机组：,表11 锅炉合金性能特点对比（700）使用,（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

11、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。,表12 锅炉合金性能特点对比（750-760使用）,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13 9-12%Cr马氏体锅炉耐热钢的演变,表14 新一代9-11%Cr马氏体锅炉耐热钢的发展趋势,表15 奥氏体锅炉耐热钢的发展,（2)奥氏体锅炉耐热钢的发展趋势,续表15,（3）Fe-Ni基锅炉合金的发展趋势 表16 Fe-Ni基锅炉合金的发展,(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、Waspalo