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1、火电机组用钢特点,一.火电机组用钢的特点和钢的分类 二 锅炉用钢 三 汽轮机用钢 四 发电机用钢,一.火电机组用钢的特点和钢的分类,1.钢铁材料在火电机组中的应用特点 用量大 火电机组基本是由钢铁材料制成 以锅炉为例（见表1） 表1 锅炉蒸发量与用钢重量之间的关系,钢种多 碳素钢、低合金钢、中合金钢、高合金钢、不锈钢、铸钢等 品种多 板材、管材、棒材、型材、锻件、铸件 低的碳含量 小于等于0.3% 长期运行会发生组织老化 要求高 工艺性能、力学性能、使用性能,2.钢铁材料的分类 按化学成分分类 碳素钢 低碳钢（碳含量0.25%） 中碳钢（碳含量0.25%0.60%） 高碳钢（碳含量0.60%）
2、 合金钢 低合金钢（合金元素含量5%） 中合金钢（合金元素含量5%10%） 高合金钢（合金元素含量10%）,按用途分类 结构钢 耐热钢：低合金耐热钢、中合金耐热钢、耐热不锈钢 弹簧钢 轴承钢 耐酸不锈钢,按金相组织分类 铁素体钢 一般为钢在退火状态下获得的组织,典型的为铁素体不锈钢 珠光体钢 钢中合金元素含量较低,在空气中冷却,可得到珠光体 马氏体钢 钢中合金元素含量较高,在空气中冷却,可得到马氏体 贝氏体钢 钢中合金元素含量较低,在空气中冷却,可得到贝氏体 奥氏体钢 钢中合金元素含量很高,在空气中冷却,奥氏体到室温仍不转变,按品质分类 普通钢 磷含量0.045%，硫含量0.055%；或磷、硫
3、含量均0.050% 优质钢 磷、硫含量均0.040% 高级优质钢 磷含量0.035%，硫含量0.030% 高级优质钢A 超级优质钢 C 特级优质钢E,二 锅炉用钢 1.锅炉部件的工作条件 高温：450 510 540 568 700（超超临界机组） 高压：10MPa (1416)MPa(超高压) (1721)MPa(亚临界)(2427)MPa(超临界) (30)MPa（超超临界机组） 高温氧化、高温腐蚀、热循环、长期运行,一.火电机组用钢的特点和钢的分类（7）,按冶炼方法分类 平炉钢（酸性平炉钢、碱性平炉钢） 转炉钢（酸性转炉钢、碱性转炉钢） 电炉钢（电弧炉钢、电渣炉钢、感应炉钢、真空感应炉钢
4、、真空自耗炉钢、电子束炉钢）,2.锅筒（汽包）（一） 2.1对材料的要求 高的高温强度：拉伸、疲劳 高的抗汽水腐蚀能力 良好的塑性和韧性 良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能 20g、22g 低合金钢 两类： C-Mn钢系列：以美国、日本为代表 SA299、SB49 低合金高强度钢：欧洲各国。如德国、法国、英国、前苏联等。BHW35、BHW38、19Mn5、19Mn6、16、18MD4-05；国产：18MnMoN,2.锅筒（汽包）（二） 2.2材料的种类（见下表）,3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（一） 3.1 对材料的要求 高的高温强度：拉伸、蠕变、持久强度、持久塑性、疲劳 高的抗氧化腐
5、蚀性 高的组织稳定性 良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能,3.超超临界锅炉新型水冷壁管材料（二） 3.2材料的种类 T23 和T24。T23 和T24钢管在550具有高的蠕变强度、在焊态下的硬度较低，是制造水冷壁部件的潜力品种材料。一些主要的锅炉制造厂还用其制造过热器。T23 和T244可以光管供货也可以鳍片供货。 材料的化学成分与合金化特点 材料的热处理与微观组织 材料的拉伸性能 材料的蠕变断裂强度 材料的许用应力 材料的抗蒸汽氧化性 材料的焊接性,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（一） 4.1对材料的要求 高的高温强度：拉伸、蠕变、持久强度、持久塑性、疲劳 高的抗氧化腐蚀性 高的组织
6、稳定性 良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能 4.2材料的种类 主/再热蒸汽管道、高温联箱和高温过热器/再热器管材基本可分三大类 (1)低合金耐热钢：（主要用于高温高压机组） 12MoCr、 15MoCr、 10CrMo910（2.25Cr-1Mo）、12Cr1MoV 、 12Cr2MoWVTiB、15Cr1Mo1V,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（二） (2)马氏体耐热钢：（912）Cr系列（主要用于超临界、超超临界机组） 9Cr1-Mo系列 T91P91 T92/P92（NF616，日本） E911（COST“B”，欧洲） 12Cr系列 X20CrMoV121（F12） 第一代12C
7、r钢 X20CrMoWV121（F11） 12Cr1Mo1WVNb（HCM12） 第二代12Cr钢 HCM12A（TP122） 12Cr0.5Mo1.8WVNb(TB12) 第三代12Cr钢 11CrWVNbCoBN(NF12) 11CrWCoVNbTaNdN(SAVE12) 第四代12Cr钢,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（三） (3) 奥氏体耐热钢： Cr18-Ni8（主要用于超临界、超超临界锅炉） TP304H、TP321H、TP316H、TP347H、TP347HFG、Super304H HR3C（25Cr-20Ni-Nb-N）,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（四） 4.3常用材料
8、 4.3.1低合金耐热钢（见下表）,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（五） 4.3.2马氏体新型耐热钢 马氏体耐热钢为（912）Cr类钢，其发展过程见下图,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（六） 4.3.2马氏体新型耐热钢 马氏体耐热钢常用材料的牌号见下表,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（七） 4.3.2.1 T/P91钢介绍 9Cr1Mo钢的发展历程 TP91钢的合金化特点 TP91钢的热处理及微观组织特点 T91P91钢的力学性能 P91钢焊接接头特性 a) 冲击韧性：焊缝熔合线区热影响区。 b) 冲击韧性与硬度的关系 c) 硬度与断裂韧性的关系 d) 提高焊缝韧性的措施,4.主（再热）
9、蒸汽管道、高温联箱（八） 4.3.2.2 T/P92钢介绍 T/P92钢的纳标 TP92钢的合金化特点 TP92钢的热处理及微观组织特点 TP92钢的力学性能 P92钢焊接接头特性 TP92钢的抗氧化和抗腐蚀性能,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（九） 4.3.2.3 E911钢介绍 E911钢的合金化特点 E911钢的热处理及微观组织特点 E911钢的力学性能 E911钢焊接接头特性,4.主（再热）蒸汽管道、高温联箱（十） 4.3.2.4 P122钢（HCM12A）介绍 P122钢合金化特点 P122钢的热处理及微观组织特点 P122钢的力学性能 P122钢焊接特性 P122钢的抗氧化和抗腐
10、蚀性能,5.高温过热器（再热器）管新型奥氏体耐热不锈钢（一） 电站锅炉用奥氏体耐热不锈钢主要为Cr18Ni8型不锈钢，随着超临界、超超临界机组的发展，新的25Cr20Ni型不锈钢开始应用，奥氏体耐热不锈钢的发展过程见下图,5.高温过热器（再热器）管新型奥氏体耐热不锈钢（二） 常用材料的牌号见下表,5.高温过热器（再热器）管新型奥氏体耐热不锈钢（三） 5.1 SUPER304H 日本住友金属株式会社和三菱重工开发的钢种，目前已纳入日本MITI标准，美国ASME Code Case2328已予确认。 合金化特点 性能特点 抗氧化腐蚀性能 焊接性能,5.高温过热器（再热器）管新型奥氏体耐热不锈钢（四
11、） 5.2 HR3C（Cr25-Ni20系列） 日本住友金属开发到新钢种，美国ASME Code Case2115已予确认。 合金化特点 性能特点 抗氧化腐蚀性能 焊接性能,5.高温过热器（再热器）管新型奥氏体耐热不锈钢（五） 5.3 TP347 FG Sumitomo公司开发出了一种细晶粒TP347 FG不锈钢管，作为188型不锈钢的最佳改良钢种，TP347 FG比其它18-8型不锈钢更适合于作为蒸汽温度为565620的超超临界末级过热器和末级再热器候选材料使用 TP347HFG的标准化和化学成分 TP347HFG的研发背景和制造工艺 TP347HFG主要性能介绍及强化方式,6.锅炉受热面固
12、定件和吹灰器用钢（一） （1）服役条件 高温：600900；高温氧化、高温腐蚀、热循环、长期运行 （2）对材料的要求 高的高温强度：拉伸、疲劳 高的抗氧化、腐蚀能力 良好的疲劳性能 良好的工艺性能：热、冷加工性能及焊接性能,6.锅炉受热面固定件和吹灰器用钢（二） （3）常用材料的牌号 锅炉受热面固定件和吹灰器常用钢的牌号见下表。,7.锅炉铸钢件用钢 （1）对材料的要求 良好的浇注性能 高温下长期服役的铸件，应有较高的持久强度、疲劳强度和组织稳定性。 良好的抗氧化性 （2）常用的材料 锅炉铸钢件常用牌号见下表,8.锅炉材料国产化 8.1 P91、P92国产化 8.2 TP347HFG、Super
13、304,三 汽轮机组用钢 3.1汽轮机组的工作条件 高温 高压 高速旋转 高温氧化 高温腐蚀 低周疲劳（热疲劳循环） 高周疲劳 长期运行,3.2 对材料的要求 高的高温强度：拉伸、蠕变、疲劳 高的抗氧化腐蚀性 高的组织稳定性 良好的韧性 良好的工艺性能,3.3 转子大轴、叶轮用钢 碳钢（35、40、45） Cr-Mo Cr-Mo-V Cr-Mo-W-V 35、40、45（中压机组、温度400） 35CrMo 34CrMo1A、34CrMo1E 24CrMoV(500） 30Cr2MoV、28CrNiMoVE、30Cr1Mo1VE（550） 34CrNi1Mo、34CrNi2Mo、34CrNi3
14、Mo (400） 25CrNi3MoV、25Cr2Ni4MoV、 30Cr2Ni4MoVE(400）,3.4 912Cr钢（超（超）临界机组 哈尔滨汽轮机厂日本东芝/三菱 上海汽轮机厂西门子 东方汽轮机厂日立 北重阿尔斯通电气装备有限公司 高温部件（转子、主汽/再热阀门、内缸、隔热罩） 10%Cr钢：X12CrMoWVNbN10-1-1（欧洲：西门子） TMK-1（日本）,TPRI,3.5 叶片用钢 抗腐蚀性好 Cr含量高 2Cr12NiMoWV（C422）（高压第一级叶片） 1Cr12WMoV（高压第二、三级叶片） 1Cr11MoV（中压第三级叶片） 1Cr13（低压末级叶片） 2Cr13（
15、低压末级叶片） （超（超）临界机组次末级叶片 15%Cr-4Ni-3.5%Cu 钢,3.6 汽缸及阀门用钢 ZG20CrMo ZG20CrMoV ZG15Cr1Mo ZG15CrMo1V ZG15Cr2Mo1 （超（超）临界机组铸件用钢： G X12CrMoVNbN9-1T/P91 KA SFVAF28 T/P91 G X12CrMoWVNbN10-1-1 9%Cr-1%Mo-1%W,3.7 螺栓用钢 碳钢（35、45） Cr-Mo Cr-Mo-V Cr-Mo-W-V-Nb-Ti-B 35、45（400） 35CrMo （480） 25Cr2MoVA（510） 25Cr2Mo1VA 、20Cr
16、1Mo1V1（550） 20Cr1Mo1VTiB 、20Cr1Mo1VNbTiB（570） 2Cr12WMoVNbB 、2Cr12NiMoWV （590） 1Cr15Ni36W3Ti、1Cr11MoNiWVNbN （650） 2Cr12NiMo1W1V、1Cr10Co3MoWVNbNB （650）,四 发电机用钢 发电机工作条件 高速旋转 对材料的要求： 较高的强度、疲劳强度 4.1. 发电机大轴用钢 Cr-Ni-Mo-V（与汽轮机中低压转子钢相近） 4.2. 发电机护环用钢 40Mn18Cr4 40Mn18Cr4V 50Mn18Cr5 50Mn18Cr5N 50Mn18Cr4WN 50Mn18Cr5Mo3VN 1Mn18Cr18N,五 材料的选用与代用 5.1材料的选用原则及对材料的要求 选
