700℃及以上等级超超临界汽轮机螺栓材料选材的探讨

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1、第56卷第1期汽轮机技术Vol_56No．12014年2月TURBINETECHNOLOGYFeb．2014700~C及以上等级超超临界汽轮机螺栓材料选材的探讨苏昕，彭建强，杨鑫(1哈尔滨鑫润工业有限公司，哈尔滨150046；2哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：综合近年来国内外先进超超临界汽轮机螺栓材料方面的资料，分析了国内外700~C及以上等级超超临界汽轮机螺栓的选材及材料性能情况，给出了我国700℃等级超超临界汽轮机螺栓的候选材料。关键词：700~C等级超超临界；热膨胀系数；镍基高温合

2、金；松弛性能分类号：TK265文献标识码：A文章编号：1001-5884(2014)O1-0078-03StudyofBoltingMaterialsfortheUhraSuperCriticalSteamTurbineWorkingat700oCandAboveSUXin，PENGJian-qiang，YANGXin(1HarbinXinrunIndustrialCompanyLimited，Harbin150046，China；2HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin1500

3、46，China)Abstract：Thispaperanalyzesthebohingmaterialsusedintheadvanceduhra-supercriticalsteamturbineinChinaandabroad，andgivearecommendationforthecandidatematerialsforthe700~CgradesteamturbineinChina．Keywords：700~Cgradesteamturbine；thermalexpansioncoeficient

4、；Ni-basesuperalloy；relaxationproerties0前言1国内外先进超超临界汽轮机高温螺栓候选材料节能与环保促使各国发展清洁煤发电技术，超超临界发电机组就是通过提高蒸汽压力和蒸汽温度来达到提高效率1．1美国和节能降耗的目的。。当蒸汽温度提高到700~C以上，机美国在选择700~C及以上等级超超临界汽轮机高温螺栓组的许多部件将只能采用高温合金。欧洲、日本和美国等候选材料时充分借鉴燃气轮机螺栓材料的经验，选择具有成都在进行下一代先进超超临界机组的研发计划，比如欧洲的熟燃气轮机高温螺栓应用

5、经验的高温合金材料，包括Nimon—ThermieAD700计划、美国的“Vision21”计划和日本的“Newic105、Nimonic115、Waspaloy、U700、U710、U720、IN718等。Sunshine”计划等。在这些计划中，主蒸汽温度将提高到这些合金的化学成分如表1所示。700℃，再热蒸汽温度达720℃，相应的压力将从目前的30MPa应力松弛性能是高温螺栓材料最重要的性能之一。松左右提高到35MPa～40MPa，机组的供电效率可达到50％～弛强度指在一定初始应变下(通常在0．1％～0．

6、2％之间)，55％。材料在一定时间(通常为10000h一30O00h)后的松弛应力。我国也正在制定相应的高参数先进超超临界汽轮机研因此，700~C及以上等级超超临界汽轮机高温螺栓材料的一发计划，并于2010年7月由国家能源局举行了“国家700~C个主要性能是长时应力松弛强度。图1是几种Nimonic合金超超临界燃煤发电技术联盟”启动仪式，依托我国的能源、电在初始应变为0．15％时在不同温度下松弛10000h后的应力、设备制造和冶金行业及科研院所、高等院校等，正式组建力。从图中可以看出，Nimonicl05在7

7、50℃的松弛强度与Ni—和启动了国家700oC超超临界燃煤发电技术创新联盟。monic80A在650oC时的松弛强度相当，约105MPa；而Nimon—高温螺栓是超超临界汽轮机的关键部件之一，其用材必须具icl05在700℃的松弛强度高达170MPa以上。有良好的蠕变持久性能、抗松弛性能、抗蒸汽氧化腐蚀性能Waspaloy合金是以Ni3(Al，Ti)沉淀硬化的含钴镍基合等。金，国产牌号为GH738。合金在760~C一870~C具有较高的强本文综合近年来国内外先进超超临界汽轮机螺栓材料度，在870~C以下具有良

8、好的抗氧化腐蚀性能，也是一种非常方面的资料，分析了国内外700℃及以上等级超超临界汽轮好的螺栓材料。机螺栓的选材及材料性能情况，给出了我国700~C等级汽轮Udimet700是高合金化的沉淀硬化型镍基变形高温合机螺栓的候选材料及研究重点。金，具有良好的高温拉伸性能、持久性能、蠕变性能、疲劳性收稿日期：2013-08-27作者简介：苏听(1963一)，女，工程师，现从事汽轮机材料研究工作。第1期苏昕等