1000MW级超超临界火电机组锅炉用新型耐热钢的焊接

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1、1000MW级超超临界火电机组锅炉用新型耐热钢的焊接标签：SA-210C  25MnG  20MoG  时间：2012-03-0214:00:36  点击：114  回帖：0上一篇：一串红下一篇：电子式调节阀1000MW级超超临界火电机组锅炉用新型耐热钢的焊接杨富(中国电力企业联合会)       摘 要：本文分析了1000MW级（P=25～28MPa，T=600℃/600℃，一次再热）超超临界火电机组锅炉可选用的新型耐热钢（T23、T24、T92／P92、T122／P122、Super304H、TP347HFG、HR3C）的焊接性，结合我国电力安装行业焊接T91／P91钢的经验，提出了可

2、供选用的新型耐热钢存在的焊接技术问题及解决思路。关键词：超超临界锅炉 新型耐热钢 焊接1 新型铁素体耐热钢的焊接性分析、焊接技术难点及解决思路1.1 水冷壁用钢——T23（HCM2S）和T24钢水冷壁用钢一般应具有一定的室温和高温强度，良好的抗疲劳、抗烟气腐蚀、耐磨损性能，并要有好的工艺性能，尤其是焊接性能。通常SC、USC锅炉都采用膜式水冷壁。由于膜式水冷壁组件尺寸及结构的特点，使其焊后不可能在炉内进行热处理，故所选用的钢材的焊接性至关重要，要在焊前不预热、焊后不热处理的条件下，满足焊后焊缝和热影响区硬度不大于350HV10的有关规定，以保证使用的安全性。由此可见，水冷壁用钢的开发也是发

3、展SC、USC锅炉的技术关键之一。随着SC、USC锅炉蒸汽压力、温度的升高，水冷壁温度也会提高，例如在31MPa/620℃的蒸汽参数下，出口端的汽水温度达475℃，投运初期中墙温度为497℃，结垢后可升至513℃，热负荷最高区域的管子壁温可达520℃，瞬间最高温可达540℃。这就需要合金含量更高，热强性更好的钢材。T23（HCM2S）是在T22（2.25Cr-1Mo）钢的基础上吸收了102钢的优点改进的，600℃时的强度比T22高93％，与102钢相当，但由于C含量降低，加工性能和焊接性能优于102钢。T24（7CrMoVTiB10-10）钢是在T22钢的基础上改进的，与T22钢的化学成分

4、比较，增加了V、Ti、B含量，减少了C含量，于是降低了焊接热影响区的硬度。在一定的焊接工艺条件下，二者都可以在焊前不预热，焊后不热处理的条件下，焊缝和热影响区的硬度均低于350HV10。T23、T24钢是蒸汽温度≤620℃超超临界锅炉水冷壁上部管子的最佳选择材料。☆ T23、T24钢的焊接技术难点是：在焊前不预热、焊后不热处理的条件下，焊缝和热影响区的硬度不大于350HV10。★ 解决问题的思路：――从国外购进T23或T24钢管及其焊接材料；――进行焊接性能试验、焊工培训、焊接工艺评定，确定最佳的焊接方法和焊接工艺及焊工实际操作方法。1.2联箱和管道用钢――P92、P122钢由于联箱（末级

5、过热器、再热器出口联箱）与管道（主蒸汽管道、导汽和再热蒸汽热段管道）布置在炉外，没有烟气加热及腐蚀问题，管壁温度与蒸汽温度相近。对钢材的要求：应具有足够高的持久强度、蠕变强度、抗疲劳和抗蒸汽氧化性能，还要具有良好的加工工艺和焊接性能。由于铁素体耐热钢的热膨胀系数小、导热率高，在较高的启停速率下，不会造成联箱、管道厚壁部件严重的热疲劳损坏，所以铁素体耐热钢是联箱、管道的首选钢材。随着SC、USC锅炉蒸汽温度和压力参数的提高，要求所用钢材的热强性越高，可以提高联箱和管道运行的安全性，还可以减少因管壁过厚引起热应力的增加和给加工工艺带来的困难。对于汽轮机入口温度参数为600℃/600℃的超超临界

6、机组，锅炉过热器、再热器出口温度可达605℃/603℃，所以应选用新型铁素体耐热钢P92或P122。但应指出，末级过热器联箱与主蒸汽管道应选用同种钢，避免在过热器出口位置出现异种钢焊缝。P91、P92、P122的许用应力与温度的关系曲线如图1所示：图1   许用应力与温度的关系曲线      由图1可见，P92（NF616）、P122（HCM12A）在600℃时的许用应力均高于T91／P91。      新型铁素体耐热钢P92、P122钢的焊接性分析：      新型铁素体耐热钢主要指P91、P92、P122钢。这类钢的焊接性的主要问题是：焊接冷裂纹、焊缝韧性低、热影响区软化及Ⅳ型裂纹。根

7、据有关资料介绍，这类钢没有热裂纹和再热裂纹问题。1.2.1焊接冷裂纹由于这类钢的C、S、P等元素含量低，且具有晶粒细、韧性高的特点，所以它们的焊接冷裂纹倾向大为降低。但是，这类钢还是有一定的冷裂纹倾向，焊接时必须采取一些必要的预防措施。图2（a）、（b）、（c）分别给出了：T23（HCM2S）、P91（Mod、9Cr-1Mo）、P22（2.25Cr-1Mo）、P122（HCM12A）和P92（NF616）钢焊接接头斜Y型