T91锅炉管技术开发-刘正东要点.ppt

超超临界火电机组用T91钢管及锅炉钢技术 刘正东 钢铁研究总院 结构材料研究所 2010年3月16日 山东莱芜 目录 发展超超临界火电机组的战略意义 超超临界火电锅炉钢管需求 T91锅炉钢管研制 锅炉钢研发理论的发展 天津钢管厂T91钢实践 连铸T91钢管工业试制-兴澄特钢 钢铁研究总院耐热钢专业设备 发展超超临界火电机组的战略意义 中国电源的结构性问题 火电机组参数与热效率 中国火电机组蒸汽参数的演变 超超临界机组的战略意义 超超临界火电锅炉钢管需求 锅炉钢管选材 百万千瓦USC锅炉钢管品种分布 锅炉钢管需求规格 T91锅炉钢管研制 超超临界概念？ 在工程热力学中水的临界点参数是：22.115MPa 和374.15℃，在此参数之上，水和汽之间没有明显的物理界面，称为超临界状态。在此参数以上运行的机组称为超临界机组。对于超超临界物理上并没有明确的点，对超超临界机组各国的定义没有统一。国内普遍认为当水蒸汽压力≥27MPa或温度≥580℃时则可称为超超临界机组。亚临界机组热效率＜39％，超临界机组热效率＜42％，超超临界机组热效率根据具体的蒸汽参数和其它影响因素不同在40％以上，丹麦的Nordjylland 3#和Sk?rb?k 3#由于采用两次再热和深海水冷却是效率最高的超超临界机组，净效率达到49%（燃气）或47%（燃煤），我国玉环电厂（26.25MPa/600℃/600℃）的设计热效率为45.01％ 锅炉钢的服役环境及对性能的要求 国内外超超临界火电机组使用中暴露出来的材料问题 使用材料的持久强度不够，造成爆管的严重事故。 使用材料的抗蒸汽氧化、耐热腐蚀性能不够，氧化皮打坏汽轮机叶片、造成过热器、再热器堵塞等事故，造成机组停运。 国外公布材料性能数据与实际值相比偏高，使机组建成后被迫降低参数运行，损失巨大。 中国锅炉钢代际划分和现状 火电用钢及其体系的演变 G102-刘荣藻教授 刘荣藻教授在上世纪60年代提出了多元复合强化的理论，在60年代末期研制成功G102（12Cr2MoWVTiB），在70年代研制成功G106（10Cr5MoWVTiB） 刘荣藻教授的理论和G102的成功，美国V.K.Sikka教授非常崇拜，并且研发T91获得成功 日本研制成功的T23（HCM2S，CC2199-3，6Cr2W2MoNbVNB）、欧洲研制成功的T24（CC2514，6Cr2Mo1VTiNB）都是G102的改型 Development Of Grade 91 Material Combustion Engineer (CE) Designed And Developed Grade 91 Material - Submitted the first proposal to the US-DOE in 1969 for the development of a Super 9Cr material for the sodium-cooled nuclear reactor application - Approval was granted to develop “hardware” at CE by early1975 under the project administration of ORNL (Oak Ridge National Laboratory) - Established the alloy composition demonstrated favorable properties in 1976 - MHI Sumitomo joined in the testing of Grade 91 material - Grade 91 was not optimized for fossil boiler applications 钢铁研究总院开展钢种创新研究 许用应力与锅炉管壁厚 T91钢生产工艺路线 国产T91钢持久蠕变曲线 锅炉钢研发理论的发展 先进马氏体耐热钢技术前沿 B与N的最佳配比 钢铁研究总院专业设备 锅炉钢测试条件-持久蠕变试验机 锅炉钢测试条件-高温蒸汽腐蚀 主要技术指标： 温度：可达750℃ 蒸发量：可达8L/h 蒸汽：流动 水：特级专用水 试样：片状或管状 实验前：抽真空 锅炉钢测试条件-高温灰化腐蚀 锅炉钢测试条件-高温弯曲疲劳 锅炉钢测试条件-高温长时时效 锅炉钢测试条件-精确控冷热处理 宝钢、日本、欧洲T91钢S含量控制水平 浙江玉环电厂-中国第一个超超临界火电机组已于2006年并网 After F.Abe，NIMS 锅炉钢研发思路之一：持久强度构成 固溶强化：大直径元素W、Mo置换Fe 沉淀强化： 120 320 20 0.2 MX Orowan应力: σ= 0.8M