我国发电设备用材料的必威体育精装版研究进展详解.doc

我国发电设备用材料的必威体育精装版研究进展关键词：我国;发电设备;材料动力工程技术的发展在很大程度上取决于先进耐热材料的进展。从上世纪八十年代起，在日本、欧洲、美国开始了一系列的先进蒸汽循环和超临界蒸汽压力发电技术研究，这些研究项目中耐热材料的开发和应用是最重要部分。采用新的耐热钢，能确保发电机组的蒸汽参数提高到更高参数。因此，世界各国电力机构开展了研究和开发适用于高蒸汽参数下使用的耐热钢的工作。如EPRI，ELSAM、National Power、EPDC和欧洲的COST组织等。通过材料认证工作一方面建立超临界、超超临界发电机组的耐热钢体系，另一方面完善现有的耐热钢体系并研制开发更先进的耐热钢以弥补现有耐热钢的不足。材料认证工作的重点主要在于电站设备用耐热钢，包括电站锅炉和汽轮机用钢。电站锅炉主要集中于锅炉的热交换管，如高温过、再热器和非热交换管，以及高温过、再热器的出口集箱、管道及其附件等。汽轮机主要集中在转子、叶片和螺栓用钢。1.发电设备用耐热材料选型的性能要求高蒸汽参数的高效率的发电机组对耐热材料提出了更高的性能要求，蒸汽温度的提高不仅对耐热材料的基本性能，如持久强度、持久塑性、断裂韧度提出了更高的要求；而且对使用性能，如抗高温烟气多相介质的热腐蚀性，抗高温蒸汽氧化和氧化物脱落的性能，在调峰和变负荷条件下抗热疲劳和机械载荷疲劳的性能都有更高的要求。不仅如此，蒸汽参数的提高还会增加高温受压部件的壁厚，给厚壁受压部件的生产、制造、焊接、热处理、探伤等提出了新的要求，同时这些厚壁受压部件还会降低机组的启停速率和调峰能力。要实现超高蒸汽参数机组的可靠运行，就必须使用与高蒸汽参数相适应的高性能的耐热材料。因此，耐热材料及其制造工艺技术成为发展先进机组的技术核心，耐热材料的发展水平直接决定了同时期火力发电的技术水平。2.电站锅炉材料的必威体育精装版研究进展大型发电机组的电站锅炉热交换受热面（四管－过热器、再热器、省煤器、水冷壁）和非热交换管（主蒸汽管道，联箱，管道弯头等）都是工作在复杂服役环境的状态之下，其中，四管特别是水冷壁还处于气液固多相介质复杂服役环境之中。按照惯例，实现620主蒸汽温度之后，应该继续实现650主蒸汽温度；当锅炉的蒸汽参数达到35MPa/700℃时, 预计发电效率将达到51％, 这就要求过热器和再热器管材料在700~750℃时具有较高的持久强度(＞100MPa/105h)和耐高温腐蚀性能(105h 金属截面厚度损失小于1mm)。同时还要有足够高的蠕变强度和持久塑性，在高温下长期运行中组织稳定性好，良好的工艺性能，抗高温烟气氧化腐蚀和抗高温汽水介质腐蚀性能好等。要完成620和超700超超临界发电技术的进步，必须研究与三种电站锅炉受压部件相关的材料问题，这三种部件是：水冷壁、过热器/再热器和集箱、管道，特别是超700，这三种部件材料具有本质性的变化：水冷壁材料：从600时使用的12Cr1MoV和T12，T22等低合金钢，过渡到620时使用的T23和T24低合金钢，发展到超700时使用的(9Cr~12Cr)材料中合金铁素体型耐热钢；过热器/再热器材料：从常规600时使用的Super304H钢和TP347HFG钢以及HR3C发展到620使用的新型的奥氏体耐热钢SAVE25、NF709、Tempaloy AA-1、Tempaloy A-3、XA704，发展到超700使用的具有更高蠕变断裂强度和抗腐蚀、抗氧化性能的镍基高温合金Inconel 740、Inconel 617、Inconel 671、Alloy 263、HR6W等材料。集箱和管道材料：从常规600时使用的P91、P92、P122，过渡到620时使用的P92钢，最终过渡到超700使用的Alloy263、Inconel 625 和Inconel 617等候选材料。表1列示出了美国A-USC机组电站锅炉不同参数下候选材料的选择情况。表1美国A-USC机组电站锅炉不同参数下候选材料 锅炉部件名称 主蒸汽温度600 主蒸汽温度620 主蒸汽温度700 水冷壁 12Cr1MoV、T12T22 T12、T23、T24 T24、T91、HCM12 过热器/再热器 Super304H、TP347HFG、HR3C Super304H、TP347HFG、HR3C、Temploy AA-1、 Tempaloy A-3、XA704、NF709、SAVE25 Super304H、HR3C、Temploy AA-1、NF709、SAVE25、Inconel 174、Inconel 617、Inconel 740、 集箱和管道 P91、P92、P122 P92 Alloy263Inconel 625、 如果要在目前的超临界和超超临界机组的基础上进一步提高