金属材料基础与焊接2012.2.28修改

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1、金属材料基础与焊接葛兆祥江苏方天电力技术有限公司2010-7-6初稿2012-5-28修改2014-5-20修改111目次第一章概述一、电力系统锅炉用钢的发展二、国产超超临界电站锅炉用钢的研制第二章金属材料的基础知识一、金属材料的基本性能二、铁碳相图的基础知识三、铸铁四、钢第三章钢的热处理一、概述二、钢在加热时的转变三、钢在冷却时的转变四、钢的退火与正火五、钢的淬火六、钢的回火七、合金元素对钢热处理的影响八、冷却时构件内的应力形成及对力学性能的影响九、钢的加热缺陷及其防止措施第四章超超临界锅炉典型钢材的焊接一、概述二、T/P92钢焊接三、Super304H、HR3

2、C钢焊接四、T23、T24钢焊接第五章焊接问题讨论一、问题的提出二、需要研究的问题例题1例题2111第一章概述一、电力系统锅炉用钢及其发展随着我国电力事业的发展，以及科技的进步，目前我国新安装的火电机组基本上都是600MW、660MW、1000MW的超超临界的发动机组。具有关部门估计，到今年底我国发电装机容量可达9.5亿kW,到2015年达12亿kW，到2020年达15亿kW。因此，电力行业的发展后劲十足，任重道远。我国能源发展的基本方针是：“提高能源效率，保护生态环境，加强电网建设，大力发展水电，优化发展煤电，积极发展核电，适度发展天然气发电，鼓励新能源发电”。

3、对于火力发电系统来说，要提高煤电的发电效率，降低排放。就要提高发电机组的容量以及蒸汽温度和压力。超超临界发电机组的容量及其工作温度和压力与其它机组相比都有了很大的提高，工作温度达605℃（过热器出口温度）,工作压力在27MPa左右。因此，对发电机组材料的性能要求有了很大的提高。大容量、高参数的超临界机组（按主蒸汽出口压力分类，压力大于22.0Mpa为超临界压力锅炉）、超超临界机组（国际上通常把主蒸汽压力在28Mpa以上或主汽、再热汽温在580℃以上的机组定义为超超临界机组）代表了未来电站锅炉发展的趋势。如日本在1995年就已将火电机组的主蒸汽参数提高到593℃、压

4、力31Mpa[1]，欧洲也将在目前超超临界机组主蒸汽参数600℃、压力30Mpa的基础上，进一步发展、提高超超临界机组的效率，并计划在2012年建成主蒸汽参数700℃、压力37.5Mpa的超超临界机组。美国的发展目标比这个参数则更高。我国也不例外，自从1955年我国生产出第一台6MW火电机组，主蒸汽温度450℃、压力3.82Mpa以来，经过50多年的不懈努力，也将火电机组的主蒸汽参数提高到600℃、压力26.5Mpa。预计在未来10年左右，我国火电机组蒸汽参数还将从目前600℃、压力26.5Mpa提高到温度700℃、压力30Mpa。由于发电机组的温度和压力的提高，

5、给钢的性能提出了新的要求。超超临界机组的发展是以材料为基础的，在高温和高压下运行的材料需要具有一定的高温强度和优良的高温抗氧化及抗腐蚀性能。据一般统计，一台1000MW的发电机组的用钢品种为：碳钢7%,T23钢11.16%，T91钢2.01％，P92钢17.05，Supere304H钢21.79％，TP310NbN钢40.99％。从1000MW的发电机组的这个用钢比例来看，超超临界机组大量地应用了新钢种。在这些新钢种中主要有2.25％Cr，9Cr％，12Cr％等铁素体钢，例如：T23、T24、T/P22、T/P91、T/P92、P122钢；15-15、18-8、2

6、5-20、高Ni高Cr型等奥氏体不锈钢，例如：主要有17-14CrMo、TP347H、TP347HFG、Supere304H、HR3C、Inconel617等钢种。以上这些钢种都是近年来在全世界范围内发展起来的新钢种，它们的共同特点是经过纯净化、细晶化111（温度、速度、量）、微合金化等复杂工艺措施，达到了进一步提高材料的品质和高温使用性能的目的。超超临界机组在国内、外的应用时间还太长，应用面还不够广泛。例如，超超临界机组日本是在上世纪90年代中期开始应用的，欧洲是在上世纪90年代中、后期开始应用的，我国则在2005前后开始应用的。在世界范围内（09年资料）亚洲主

7、要有中国、日本，欧洲主要丹麦、法国、德国，美洲主要有美国等国应用了超超临界机组。由于对新材料的认识差异，各国锅炉主要部件的用钢也不尽相同，例如，我国水冷壁管用T12、T23、12Cr1MoV，15Cr1Mo1V钢等；主蒸汽管道都用P91、P92钢，欧洲主蒸汽管道用E911钢，日本用P122钢。可见，目前国际、国内对于超超临界机组水冷壁、主蒸汽管道的用钢还存在不同的看法。究竟那一种材料最适合制作超超临界机组的水冷壁、主蒸汽管道还需要我们的研究和时间来考验。二、国产超超临界锅炉用钢的研制超超临界机组应用的关键技术就是新型耐热钢的研究和应用。超超临界机组是进一步提高其使

8、用温度和压