[期刊文献]超超临界火电机组锅炉用钢的分析 浙江电力 2.pdf

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1、浙江电力60ZHEJIANGELECTRICPOWER2006年第3期超超临界火电机组锅炉用钢的分析MaterialsforBoilersinUltra-SupercriticalThermalPowerUnit陈小林,楼玉民,杨点中(浙江省电力试验研究院,浙江杭州310014)摘要:火力发电厂的效率很大程度上依赖于蒸汽温度和压力,这其中蒸汽温度是主要因素,而对蒸汽温度起决定性作用的是锅炉用钢。在查阅大量文献资料的基础上,简要回顾了超超临界机组锅炉用钢的发展历史,主要讨论了超超临界机组联箱和蒸汽管道、过热器(再热器)以及水冷壁等的服役工况,国内外超超临界机组锅炉用钢的常用材料和使用特点,给

2、广大技术人员在实际使用中作为参考。关键词:超超临界;参数;锅炉;用钢中图分类号:TK225文献标识码:B文章编号:1007-1881(2006)03-0060-04从目前世界火力发电技术水平来看,提高度、热疲劳强度、良好焊接性能、向火侧耐火力发电厂效率的主要途径是提高工作介质腐蚀和蒸汽侧耐氧化能力,一般采用铁素体(蒸汽)的参数,即提高蒸汽温度和压力。发和马氏体钢。然而,这些钢种中最好的理论[1]展超临界(SC)和超超临界(USC)火电机组,提上能用于管壁温度620℃,但是在593℃左高蒸汽参数对提高火力发电厂效率的作用是右由于向火侧腐蚀原因而受到限制。大量管十分明显的。随着蒸汽温度和压力的

3、提高,子中沉积的液态碱、硫酸盐能加速对铁素体电厂锅炉的效率在大幅度提高,供电煤耗大钢的腐蚀,这在美国尤其突出,因为美国煤幅度下降,提高蒸汽参数遇到的主要技术难种中含硫量比较高。因此美国较少采用高强题是金属材料耐高温、耐高压问题。铁素体不锈钢如T91,低温下采用T22,而在高温下一般采用SS304H或SS347。1锅炉用钢对水冷壁而言,一方面高临界压力和炉膛超超临界机组的关键部位是高温高压蒸汽的高温将提高水冷壁温度至临界点,这将导[2]管道、集箱、过热器、再热器和水冷壁管致易焊接的低合金钢(如T111.25Cr,0.5Mo)等,这些都涉及到蠕变强度的问题。而且,在蠕变强度方面是不够的。理论上

4、高强度钢管道和集箱等大部件还得面对由于热应力而如T91是可以的,但T91需要焊后热处理。另造成的疲劳问题。相对于奥氏体不锈钢而一方面是腐蚀问题,最近研究表明,采用二言,铁素体和马氏体钢由于低热膨胀系数和次风,改进型低NOx燃烧系统,低合金钢腐高导热性而优先采用。早期超超临界采用奥蚀能达到2mm/a,因此必须使用易焊接的含氏体钢的主要问题是热疲劳问题。最近几十Cr高强度合金来减少或消除腐蚀。年的研究集中于开发能够替代奥氏体钢的低2联箱和蒸汽管道材料成本高强度铁素体钢,并已经开发了具有良好焊接性能和断裂韧性且能够用于620℃的铁2.1联箱和蒸汽管道所需材料特性素体钢。管道里的蒸汽温度是比较均匀

5、的,但联箱过热器和再热器管材料需要具有高蠕变强里的温度分布与时间和地点有关。因此,相2006年第3期浙江电力61对于管道而言,联箱材料就需要更高的热疲25%左右。这些钢允许蒸汽温度可以达到劳强度。管道更要考虑自重所引起的应力。620℃,压力可以达到34MPa。最重要的不同点是联箱与过热器和再热器管从P91之后又出现了可以适用于超超临界连接的进口处有很多焊口,而出口有很多与机组工作620℃条件下的钢种P122、NF616和管道交叉在一起。根据各自的条件,联箱、E911,HCM12、EM12、HCM9M和HT91适合过热器和再热器管选择不同的材料,必然要中等温度(593℃)条件下。在给定温度下

6、,具涉及到异种钢的焊接问题。有高允许应力的材料可以设计更薄的水冷壁联箱和管道在美国一般采用低合钢如P11联箱和管子。和P22,目前,在P11和P22基础上又开发出2.2应用铁素体钢做联箱应注意了能工作在593℃的新钢种,包括HT9、(1)高强铁素体合金,如NF616、HCM12AHT91、HCM9M、HCM12和P91。HT9和HT91和E911实际上和奥氏体合金的高温强度一5在500～600℃范围内能稳定工作超过10h。样。但是抗氧化性比奥氏体差,因此这些9-德国、比利时、荷兰、南非等国家,在蒸汽12Cr合金用于高温部件时必须先充分评估。温度540℃,某些部位温度达560～580℃的情(

7、2)对于9-12Cr钢焊接时需要焊后热处况下用了超过20a。在某些特殊场合焊接和理,确保获得最小焊接应力和最佳韧性。并焊后热处理过程中也存在问题。含C量的提设计出减少热处理区域的工艺,来尽可能保高和相对低Ms温度将促进焊后马氏体的形证焊接和焊后热处理所需区域最少。成、高残余应力、冷裂纹和应力集中等。这(3)对于异种钢焊接,必须在考虑焊后热些问题能通过控制焊前和焊后热处理温度来处理温度的基础上选择焊材。克服。(4)铁素体钢