新材料及焊接工艺简介超超临界锅炉受压件材料对锅炉受热受压元件选用材料的考虑，不仅仅是一般意义上的强度、抗腐蚀、抗氧 化性能中的某一项技术指标，而是寻求一种具有保证机组安全可靠运行的、并具备优良 工艺性能和良好质价比的材料超超临界锅炉蒸汽温度和压力的提高对材料的热强性能、抗高温腐蚀和蒸汽氧化 能力都有更高的要求在采用与亚临界锅炉或者超临界锅炉相同材料前提下，蒸汽温度 和压力的提高势必要求增加材料的厚度(主要是管壁厚度)，而厚壁部件的生产、焊接、 热处理、探伤等工艺等都有更多的困难，同时还会降低机组的启停速率和调峰能力要 实现高蒸汽参数机组的可靠运行，就必须使用与高的参数相适应的高性能的耐热材料对于超超临界锅炉受压部件的选材，其特殊性主要体现在水冷壁、末级过热器、末 级再热器、主蒸汽管道及集箱等部件以下对被收录到ASME/ASTM和ASME CODE CASE (规范案例)的一部分新型 锅炉材料进行简要介绍，其中一些材料已被应用到哈锅承制的国内第一台1000MW等 级的超超临界锅炉----玉环工程上，如P92、Super 304H和CODE CASE 2115一、超超临界锅炉用新型9〜12%Cr铁素体耐热钢1. T/P92是一种新型的9%Cr的马氏体热强钢。
该钢是由日本新日铁公司在 T/P91(9Cr-1Mo-V-Nb)合金成分的基础上通过加入1.8%的W取代部分Mo,大大提高了 固溶强化的效果，得到了 NF616 (T/P92, 9Cr0・5Mo1・8WVNb)，600°C的许用应力比 T91高34%，可用作620C以下的锅炉厚壁部件该钢已正式被收录到ASME规范中的SA-213和SA-335标准中，其许用应力按规 范案例(CODE CASE) 2179-3该类钢目前由德国的V&M和日本的住友金属生产2. E911(T/P911)E911是欧洲COST501开发的新钢种，最初是作为转子用钢设计的，后来在欧洲 主要作为锅炉小管和厚壁部件材料进行开发，其成分与日本新日铁开发的 NF616(T92/P92)类似，也是一种9%Cr的马氏体热强钢，是在P91基础上以1.0%W取 代部分Mo,在ASME规范中提供的高温许用应力值略低于P92该钢种已被收录到ASTM A 213-03a和A335-03中，其牌号为T/P911在现行的ASME2001版规范中该钢种以CODE CASE 2327的形式出现，正式进入规范材料二、 新型的奥氏体耐热钢1．Super304HSuper 304H是基于已被广泛使用的、传统的奥氏体耐热钢TP304H (18Cr-8Ni)钢, 应用多元合金强化理论、弥散强化理论等开发的一种新型的奥氏体钢，其公称成分为 (0・1C-18Cr-9Ni- 3Cu-Nb-N)。
现已被列入了 ASME CODE CASE 2328，并收录到美国 材料与试验学会材料标准ASTM A 213 (03a版)中，UNS编号S30432；日本标准牌号 SUS304J1HTB该钢由日本Y.Sawaragi等人开发，日本住友金属株式会社将其工业化 生产，在成分上的特征是：■为提高蠕变断裂强度增加了 3%左右的Cu即在蠕变中Cu富集相在奥氏体基 体中微细分散共格析出，大幅度提高了材料的蠕变断裂强度；■通过复合加入Nb、N元素，达到进一步提高材料的高温强度和持久塑性该钢在成分的设计上以典型的18Cr-8Ni作为基础，从经济性的角度出发，不用价 格相对较高的W、Mo等元素，利用多元合金化原理，即显著提高了材料的高温蠕变断 裂强度，又使其耐高温烟气腐蚀和高温蒸汽氧化与细晶粒TP347H (TP347HFG)大致 相同Super304H在650°C时的许用应力比TP304H高90%、比TP347H高48%、比 TP347HFG 高 21%,而且比 25Cr-20Ni 类的 TP310HCbN(HR3C)略高 5%左右由于 Super304H在高温下具有较高的蠕变断裂强度和许用应力，因此该钢是表1中性能价格 比最好的材料，采用这种钢管制造超超临界锅炉受压部件的经济性非常显著，同时可以 使钢管壁厚减薄，钢耗量大大降低。
该材料首次实际装机运行时间是1989年，由三菱重工株式会社与和歌山共同火力 株式会社共同使用在锅炉的过热器和再热器上(参数19MPa，571/543C)运行了 6 年, 其中原町1号炉1997年投运至今已8年高参数下的更长期的安全使用性能还需要实 机考核该钢的焊接性和冷热加工性与TP347H相当另外，从1989年开始，哈尔滨锅炉 厂有限责任公司、东方锅炉股份有限责任公司、上海锅炉厂有限责任公司、机械部发电 设备服务中心与日本住友金属公司合作，对一些新型耐热钢进行了部分的性能复核及研 究，针对的主要材料是 T23(HCM2S)、 T91/P91、 HCM12A、 Super 304H该钢种目前只有日本住友金属一家公司在生产，实用业绩也主要集中在日本本土或其设计的锅炉，三菱公司与哈锅合作的玉环、泰州、营口、阚山、河源工程超超临界锅 炉上使用了该材料2.HR3C(TP310HCbN)HR3C是一种结合了 TP310H和TP310Cb的改进的25Cr-20Ni型奥氏体耐热钢， 其公称成分为0.1C-25Cr-20Ni-Nb-N，现列入了 ASME SA-213/SA-213M标准中，材料 牌号 TP310HCbN(UNS S31042)，许用应力按 ASME CODE CASE 2115-1。
该材料由 日本住友金属株式会社开发，由于在原TP310H的基础上添加了微量的Nb和N (Nb： 0・20〜0.60%，N： 0.15〜0.35%)，使这种钢的高温许用应力在950^(520°C )以上比 TP310H有显著提高，在金属壁温为650C时，该材料的高温蠕变强度为TP310H的2 倍左右由于具有高Cr、高Ni,因此抗高温蒸汽氧化、抗烟气腐蚀的性能比18Cr-8Ni 或19Cr-11Ni要高出许多，是一种以高参数的超超临界锅炉过热器或再热器高温段部件 为使用背景的材料HR3C目前住友金属生产，但类似的25Cr级钢在日本有二、三家钢厂生产以上六种材料的化学成分、常温力学性能、许用应力见表1〜表4表 1 奥氏体钢管的化学成分和力学性能材料SwS3043删TS3°S3040TP347HTH1S310UNS编号18Cr-■—S34709S0901S31042亠MV ^>1 亠公称Sb0NCCb18Nf-W0殲材料CODECASE2328SA-213CODE CASE2159-1S钳21SA-213SA-213CODECASE2115-1化学成分C0.07-0.0.06-0.0.04-00.04-0.10.04-00.04-0.SiW0.30W0.75W0.75W0.75WW0.75MnW0.50W2.00W2.00W2.00WW2.00PWW0.040WW0.040WWSWW0.030WW0.030WWCr17.00-17.00-218.0-217.0-20.24.00-24.00-Ni7.50-19.00-138.00-19.00-13.19.00-17.00-Nb0.20-0.0.20-0.Ta+0.20-0.M8XM8XCu2.50-3.Al0.003-N0.05-0.0.15-0.B0.001-表 2 奥氏体钢管的许用应力金属温 度不超 过° F许用应力值（ksi）Super304HTP347HFGTP304HTP347HTP310HTP310 HCbN (HR3 C)-20〜10020.020.020202027.120020.020.020202026.930020.020.018.918.82025.440020.019.918.317.819.924.650019.419.317.517.119.324.260018.619.116.616.918.524.065018.319.016.216.818.223.970018.018.915.816.817.923.875017.718.815.516.817.723.780017.418.615.216.817.423.685017.218.314.916.817.223.490016.918.114.616.716.923.195016.717.914.316.616.722.8100016.417.71416.413.822.4105016.217.512.416.210.322.0110016.016.69.814.17.616.1115014.712.87.710.55.513.6120011.49.76.17.9410.112508.77.34.75.937.613006.55.43.74.42.25.713504.74.02.93.21.74.314003.32.32.51.314502.21.81.80.9715001.51.41.30.75(1) TP3U4H、TP347H 和 TP31UH 的许用应力摘曰 ASME Section II-D 篇；(2) Super 304H、TP347HFG 和 TP310HCbN 的许用 应力摘自ASME规范案例(CODE CASE)。
材料牌号5.另应用许100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500温度°F图1几种奥氏体钢的许用应力表 3 铁素体钢管的化学成分0T91/P91(NFSS)和和力学性能P9M422/P12(e911) (hCm12A)公称成分材准标9Cr-1Mo-VASMESA-213ASMESA-3359Cr・2WASMESA-213ASMESA-335CODECASE21799Cr-1Mo-1W-CbASTM A213ASTM A335CODECASE2312Cr-2WASMESA-213ASMESA-335CODECASE218。