asme批准认可的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用

《asme批准认可的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、ASME批准认可的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用北京巴威公司工程部韩肇俊本文主要讨论已为ASME规范批准认可、适合于在高温受压元件上使用的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用。由于新钢种具有更高的蠕变断裂强度和良好的综合性能，尤其适合于作为超临界和超、超临界机组锅炉的用钢。ASME规范，锅炉耐热钢，USC，超临界机组前言：步入新世纪，我国经济发展态势良好，国民经济对于电力的需求旺盛，尽管当前我国的装机数量增加速度很快，但是供电能力仍然有相当大的缺口。随着大型火力发电机组在各个电网中所占比重的增加，以及为了节约能源和

2、减少大气污染物的排放，目前，我国正处于由生产300～330MW亚临界压力机组锅炉为主，到更多地以生产600MW及以上容量的亚临界和超临界压力机组锅炉为主的转型期。目前，各大锅炉厂正面临锅炉容量高达900MW，压力比24.5Mpa或更高，以及蒸汽温度比543℃/569℃、或者比566℃/566℃还要高的超临界锅炉市场竞争，并且需要尽快为参与蒸汽温度高达593℃/593℃或600℃/600℃的超、超临界锅炉的市场竞争中去作准备。对于发展超临界机组和超、超临界机组来说，在世界范围内，超临界火力发电技术经过几十年的发展，目前

3、已经是一种成熟的先进技术。在发展过程中，上世纪的60年代，影响早期超临界和超、超临界机组可靠性的主要因素就是材料问题。美国在20世纪60年代，首批超临界机组当初的用材模式上，在T22/P22材料之后全部为奥氏体不锈钢，也就是在高温受热面管子的选材上依据T22-TP304H-TP347H模式做设计，由于过分依赖于奥氏体不锈钢，其结果在制造和运行中发现了一系列的问题，其中关键就是材料问题。奥氏体不锈钢管子用量大，不仅直接导致材料与制造成本高。在材料的使用性能上，不锈钢热膨胀系数大、导热系数低，如果设计壁厚较厚，必然造成较

4、大的热应力和疲劳损伤；同时，由于在当时冶金质量上的限制以及不恰当地使用了传统的化工用抗腐蚀18Cr-8Ni的TP304H材料为主，其应力腐蚀敏感性高，受热面管子的高温烟灰腐蚀和内壁蒸汽氧化造成严重的运行隐患。此外，还出现了铁素体钢与奥氏体钢之间异种钢焊接接头早期失效问题。在锅炉集箱与主蒸汽管道的设计上，由于以P22材料为主所设计的元件壁厚过厚，热疲劳问题突出，元件的工作寿命不足。早期超、超临界机组的可用率低，使得几乎所有的电厂不得不又降回到蒸汽参数压力24.1Mpa或以下、以及汽温为538℃～566℃的亚临界参数下运

5、行，并且一直持续了20多年。而这时期正是改进和开发新型铁素体钢和新型奥氏体耐热钢的时期。世界范围建设大型火力发电厂的经验证明：锅炉的设计和制造商必须及时了解新开发完成的钢种和有关技术规程及材料方面的技术进步，适时地通过采用一批综合性能更高的新钢种来替代技术经济性较低、或者使用中问题较多的老钢种。而优先使用已经为ASME规范批准认可的材料是一种正确和可靠的选择。对于锅炉用钢，为了掌握已经出现了那些新钢种及新型钢材、以及是否已经得到ASME的认可使用，应该跟踪最新版的ASME规范及《规范案例》和比ASME材料标准更新要更

6、早些的最新版ASTM材料标准。需要指出的是对于在动力锅炉的设计与制造中如何使用这些新认可材料则必须是依据前者。（注：这里必须附带说明的是获得ASME认可的新钢种，总是首先出现在新版《规范案例》，即ASMECodeCase中，其时，它只有名义成分是明确的，而ASME对钢种的命名却要在之后，也就是要在它们被正式列入到ASTM及ASME材料标准里后。CACI协会在翻译出版ASMECodeCase中译本时，对钢种命名尽量加译注说明。）以下，本文将依据2001年最新版ASME规范和《规范案例》，以及随后出版的A02和A03增补

7、，还有有关新钢种的性能资料，首先为大家介绍已经为ASME规范批准认可的，新型2.25％～12％Cr铁素体耐热钢的性能及其应用。本文要重点介绍的五种新钢种为：2.25％Cr的T23和T24钢；9％Cr的T92和T911钢和12％Cr的T122钢；以及适当介绍这些新钢种的其他钢材，例如，T92以外的P92钢管、F92钢锻件和Gr.92钢板。对于在同一时期内开发并获得ASME批准认可的新型奥氏体耐热钢，将另文进行讨论。1．新型锅炉耐热钢的发展研究报告表明，20世纪80年代欧洲13个国家组织的《欧洲COST501规划》和19

8、90年美、日、英和丹麦等国共同参与的EPRIRP1403-50国际共同研究计划对世界范围电站用新型钢材开发的影响最为显著。其中，由日本的住友金属和日本制铁（即，新日铁）两家钢厂开发完成的新钢种最多。日本引进并应用使用温度为600～620℃的T91/P91钢是从82年开始；而从87年起则转为以开发新型2.25％～12％Cr铁素体耐热钢的研制与实用