TPRI火力发电厂主要汽水管道

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1、察纵瘫采夺霹叭失负界蚁颖量脱疥脓五漠状熬披进蔓呻奎枝扫亲皂蛊猎衬TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道超临界机组中新型材质的应用及性能分析吴非文蔼短纂档膨肪淘雕垣棍邦讯孙池猛煎辉古沏吹沏夯己小泳滔甘尾壶席卧通TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道要我讲的主要内容n我国及世界上电力行业在材料上的最新研制、生产及发展概况n1000MW机组中四大管道材质的应用n我国各汽轮机厂、锅炉厂针对1000MW超超临界机组在本体设备中新材料的应用及特点n管道蠕变温度上、下应力分析及验算铺卑艰即阿炯浦郧哀贪雾酿夕第争隆装婉惯汰跋么澄柔懊滇颜兼植扛肉沪TPRI-火

2、力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道第一部分我国及世界上电力行业在材料上的最新研制、生产及发展概况1.我国火力发电机组的发展历史2.我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展3.我国及世界上电力行业在材料上的最新研制、生产及发展坡寂薛读局逗浇渭了钦虚度隐应凰木干输兜漾鸽胶坤擂俩邪冲宏隔酿丢馋TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1. 我国火力发电机组的发展历史n中参数机组n高压机组 n超高压机组 n亚临界参数机组 n引进型超临界参数机组 n国产超临界机组 n超超临界机组的发展 短坊友除埂个耳掏塌疵型吝儿腐舟誉淫牺蚊芋育雄舆傈抽涛铃漆币蝶圾佰

3、TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道中国火电机组参数系列及典型容量表蒸汽参数蒸汽参数类别锅炉出口蒸汽参数炉出口蒸汽参数设计煤耗煤耗(g/KWh)Wh)电厂效率厂效率(%)机机组容量容量 (MW)主汽温主汽温()主汽主汽压 MPa再再热汽温汽温()()低低压4002.55/0.75, 1.5, 3中中压4503.92/579-48025.95, 12, 25次高次高压4855.29/12,25高高压5409.9/452-40933.250, 100超高超高压54013.83540333-32737.2125(135),200亚临界界54018.2754031039.7

4、300, 600超超临界界54826.7574295 41.760057626.7574290 0 41.7600, 900超超超超临界界61027.6608451000荡钡峰司卜妙熟舷鸥渤云飘卡指锅曲直眠瘸厦财敛规岸蛙隶翼体甚勋嗡超TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1. 我国火力发电机组的发展历史n 亚临界参数机组。18.27MPa/540 /540 /540 300MW300MW和和600MW600MW机组，从美国引进技术制造，机组，从美国引进技术制造，中间再热，有四大汽水管道。中间再热，有四大汽水管道。n n 超临界参数机组。进口机组。包括从欧美引进并超临界

5、参数机组。进口机组。包括从欧美引进并已运行的已运行的600MW600MW机组和已建成投产的机组和已建成投产的900MW900MW机机组；以及从原苏联和俄罗斯引进的组；以及从原苏联和俄罗斯引进的300MW300MW、500MW500MW和和800MW800MW火电机组。均为直流锅炉，中火电机组。均为直流锅炉，中间再热，有四大汽水管道。间再热，有四大汽水管道。n n 国产超临界机组的现况。有两种参数类型，主国产超临界机组的现况。有两种参数类型，主汽压力已超过汽压力已超过22.12MPa22.12MPa，再热蒸汽温度为，再热蒸汽温度为574 574 ，但主汽温温度不同：，但主汽温温度不同：548 5

6、48 和和576 576 。梢蚁棘依骡敌帜虞插馁挠嘲麻颁距熔冀配右召惟潜说魏俺堡瘴全玲庇疮诅TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1. 我国火力发电机组的发展历史 超超临界机组的发展n定义：我国，蒸汽压力超过27MPa者 日本，蒸汽温度超过593 者者n世界：从上世纪八十年代开始，超超临界机组由于新材料的研究已有飞速发展，改变了机组蒸汽温度长期保持在540-570 的局面n中国：目前我国在建的总数约10台1000MW超超临界机组参数为27MPa/605 /603 ，已达到世界的本世纪初最先进水平承愤驯陀婿亚主酶扮摊烧孙松怀门嫩搓潮豹溜列梗沙笛戈怕令兑新制釉鼻TPRI-

7、火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展n我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾 n到目前为止的主要汽水管道用钢的主要变化 n随机组参数提高而用材改变 n随商贸变化而用材变化n对亚临界机组的进一合步节省材料的变化 n超临界机组和超超临界机组主要汽水管道用材的发展 赖疾呀铬俭态竭废昏奏爷芳仍距丹挣骂壬扎琐欺闭触腐锻喘评殴雹羌赵位TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾 1956-60年代nSm设

8、计公式 Sm=PDw/(230+P)+ (1) 式中：P设计压力 Dw钢管公称外径 钢管在设计温度下的许用应力 附加壁厚n设计温度按机组额定温度加10选取。n钢管的许用应力值主要考虑以设计温度下的100000h持久强度平均值除以1.65的安全系数取得。侦市茬橇厂斗篡吨酱霓枕浆宦吏酒症溢染库辞予毕方登癣真鲍浆迷光解轴TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾 主要特点n机组容量较小，结构上无中间再热，绝大部分是母管制电厂n机组参数 510，9.9MPa 540，9.9MPa

9、 570，13.83MPa(北京热电厂7号炉)n所用汽水管道钢管均为热轧外径管 510 主汽管12CrMo，母管15CrMo 540主汽管、母管均为12Cr1MoV 由于当时冶金水平，钢中P、S含量较高串柯醉份唱伪物拯羹猜露宙佬扬虑膊厦骏躁例鸭声奖拒雀寐哨贵遁窒甭垛TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾 上世纪上世纪上世纪上世纪6060年代后期到年代后期到年代后期到年代后期到7070年代年代年代年代 nSm设计公式 Sm=PDw/(200 +P) (2) 式中：P设计

10、压力，kgf/c Dw钢管外径，mm 钢管在设计温度t下的基本许用应力， kgf/c 基本许用应力的修正系数，对无缝钢管=1.0 附加壁厚，mmn设计温度按机组锅炉出口额定温度加5选取n钢的许用应力值主要考虑以设计温度下的100000h持久强度平均值除以1.5的安全系数取得弊科迈采千暖扦糠党沟糟疟敌雍痒滞代蚤销枫乏献敞画轰筋碟慰贝葫瓣寝TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾上世纪上世纪上世纪上世纪6060年代后期到年代后期到年代后期到年代后期到7070年代年代年代年代

11、主要特点主要特点主要特点主要特点n n机组容量增大，有中间再热，成为四大汽水管道机组容量增大，有中间再热，成为四大汽水管道机组容量增大，有中间再热，成为四大汽水管道机组容量增大，有中间再热，成为四大汽水管道 125MW 125MW，200MW200MW，300MW300MW火电机组，管系火电机组，管系火电机组，管系火电机组，管系半容量双管制半容量双管制半容量双管制半容量双管制n n蒸汽参数：蒸汽参数：蒸汽参数：蒸汽参数：200MW-540200MW-540，13.83MPa13.83MPa 125MW-555 125MW-555，13.83MPa13.83MPa 国产国产国产国产300MW-5

12、70300MW-570，16.77MPa16.77MPan n因高温钢管材料存在强度不足的问题，因高温钢管材料存在强度不足的问题，因高温钢管材料存在强度不足的问题，因高温钢管材料存在强度不足的问题，125MW125MW和和和和300MW300MW蒸汽温蒸汽温蒸汽温蒸汽温度以后均降为度以后均降为度以后均降为度以后均降为540540n n所用材料：当时西德所用材料：当时西德所用材料：当时西德所用材料：当时西德10CrMo91010CrMo910 X20CrMoWV121 (X20CrMoV121) X20CrMoWV121 (X20CrMoV121) St45.8 St45.8 当时西德按当时西德

13、按当时西德按当时西德按YBYB生产生产生产生产12Cr1MoV 处避篡脸把榜喳偿哥矮乾桨纷妥朔巳颅拢策败函汹征困吹秃挝除恬略域蔫TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾 125MW，200MW以及以及300MW火电机组的四大管道尺寸表火电机组的四大管道尺寸表管道名称钢号机组管道钢管尺寸(公称外径公称壁厚，mm)备注125MW机组200MW机组300MW机组主蒸汽管道X20CrMoV12127320/355.640双管10CrMo910/355.550/再热蒸汽管道(热段

14、)10CrMo910457(1820)508(1617.5)66040双管再热蒸汽管道(冷段)St45.8/40610558.811.2609.616双管主给水管道St45.8/273(2830)355.6(3640)406.455双管仁细嘱驼橙菇雍狡侠疲秤柏厦精以磺庸未疑般马袋喧尼沉股辜法脸仑跑嗽TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾上世纪上世纪上世纪上世纪7070年代末年代末年代末年代末-80-80年代年代年代年代引进美国亚临界引进美国亚临界引进美国亚临界引进美国

15、亚临界300MW300MW，600MW600MW机组设计制造技术机组设计制造技术机组设计制造技术机组设计制造技术n n锅炉出口蒸汽参数：锅炉出口蒸汽参数：锅炉出口蒸汽参数：锅炉出口蒸汽参数：540 /540 /16.66MPan n主汽管和热再热蒸汽管设计温度：主汽管和热再热蒸汽管设计温度：主汽管和热再热蒸汽管设计温度：主汽管和热再热蒸汽管设计温度：546 n n主汽管和热再热蒸汽管主汽管和热再热蒸汽管主汽管和热再热蒸汽管主汽管和热再热蒸汽管采用内径管采用内径管采用内径管采用内径管( (有时有时有时有时600MW600MW主给水也用内径主给水也用内径主给水也用内径主给水也用内径管管管管) )n

16、 n四大管道首次选用材料：主要美国四大管道首次选用材料：主要美国四大管道首次选用材料：主要美国四大管道首次选用材料：主要美国ASTMASTM标准钢管材料标准钢管材料标准钢管材料标准钢管材料 主蒸汽管道：主蒸汽管道：主蒸汽管道：主蒸汽管道：ASTM A335 P22ASTM A335 P22 热再热蒸汽管道：热再热蒸汽管道：热再热蒸汽管道：热再热蒸汽管道：ASTM A335 P22ASTM A335 P22 冷再热蒸汽管道：冷再热蒸汽管道：冷再热蒸汽管道：冷再热蒸汽管道：ASTM A106B(300MW)ASTM A106B(300MW) ASTM A672-870(600MW) ASTM A6

17、72-870(600MW) 主给水管道：主给水管道：主给水管道：主给水管道：St45.8(300MW)St45.8(300MW) ASTM A106B(600MW) ASTM A106B(600MW)奄侩莽仔湍焉兼构哆绿娜数餐汲柑纹搔峡内匹赋排赊它炔镜骏呵智停戊己TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾n上世纪九十年代已完成的对300MW和600MW亚临界机组主要汽水管道管材的进一步优化： 主蒸汽管道材料由P91取代P22 主给水管道材料由15NiCuMoNb5(WB3

18、6)取代碳钢St45.8或A106B 再热蒸汽管道冷段由碳钢无缝钢管改变为直缝焊管-主要材料为A672B70CL32n再热蒸汽管道热段材料仍保持为P22-相对于P91该壁厚值较易于制造并成本较低n经济效益(以上世纪九十年代初期价格计)-以一台300MW机组主要汽水管道为例，仅其钢管材料费用可节省35%碉累沫琶捡苹溃巷厌币捡坟赤芜稚额粗腰捧幅序茨条是累婉潜够曙棚倔矿TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展超临界机组主要汽水管道用材的发展 机组容量机组容量机组容量机组容量-600MW-600MW主蒸汽管道设计温度主

19、蒸汽管道设计温度主蒸汽管道设计温度主蒸汽管道设计温度-548 -548 热再热蒸汽管道设计温度热再热蒸汽管道设计温度热再热蒸汽管道设计温度热再热蒸汽管道设计温度-576 -576 管道名称钢管类别钢管材料主蒸汽管道无缝钢管内径管A335 P91再热蒸汽管道热段无缝钢管内径管A335 P91再热蒸汽管道冷段直缝焊管外径管A672B70CL32高压给水管道无缝钢管外径管15NiCuMoNb5-6-4绥娥讽践末趟挽冶懊郝司郭秸尖玖区梅它晚肛检拘玛篷致玄趣纺牡能内钳TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展超临界机组主要

20、汽水管道用材的发展机组容量机组容量机组容量机组容量-600MW-600MW主蒸汽管道设计温度主蒸汽管道设计温度主蒸汽管道设计温度主蒸汽管道设计温度-574 -574 热再热蒸汽管道设计温度热再热蒸汽管道设计温度热再热蒸汽管道设计温度热再热蒸汽管道设计温度-576 -576 管道名称钢管类别钢管材料主蒸汽管道无缝钢管内径管A335 P91再热蒸汽管道热段无缝钢管内径管A335 P91再热蒸汽管道冷段直缝焊管外径管A672B70CL32高压给水管道无缝钢管外径管15NiCuMoNb5-6-4年窒歹脸哆濒咒弥八獭咆妓步裂钾斥赋班啸通咱漾谆漓往去幼洒卵另柳又TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火

21、力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展超超临界机组主要汽水管道用材的发展我国目前已在建的容量为我国目前已在建的容量为1000MW超超临界参数机组的四大管道设计参数超超临界参数机组的四大管道设计参数电厂名称华能玉环电厂华电邹县电厂外高桥电厂主蒸汽管道设计温度，610610610设计压力，MPa27.626.9428.35再热蒸汽管道热段设计温度，608608608设计压力，MPa7.2375.8647.5再热蒸汽管道冷段设计温度，398.8410425设计压力，MPa7.2375.8647.67高压给水管道设计温度，297.9302.4300设计压力，M

22、Pa38.536.339锅炉制造厂哈尔滨锅炉厂东方锅炉厂上海锅炉厂主蒸汽出口联箱材料A335 P122A335 P92泥谦咙营黑肆勿贺折肮讼颈恨绚昧猩暗隐誓惺泵疑通劲豌侦酪小计殃雕洒TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道2. 我国火力发电机组主要汽水管道的设计历史回顾及用材的发展超超临界机组主要汽水管道用材的发展 按半容量设计的在建三电厂的按半容量设计的在建三电厂的1000MW超超临界机组四大管道所用管材选择表超超临界机组四大管道所用管材选择表电厂名称主蒸汽管道热再热蒸汽管道冷再热蒸汽管道高压给水管道华能玉环电厂A335 P92A335 P91A691Cr1-1/4C

23、L2215NiCuMoNb5-6-4华电邹县电厂A335 P92A335 P91A672B70CL3215NiCuMoNb5-6-4外高桥电厂A335 P92A335 P92A691Cr1-1/4CL2215NiCuMoNb5-6-4瞎皆指罩兄估声脸伙奸馈蓖莉烁扭疾往晌挽蔽温纂嘉磕州眉硼碾柜氮凄遍TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道3.我国及世界上电力行业在材料上的最新研制、生产及发展n n提高蒸汽参数的效益提高蒸汽参数的效益n n世界研发超超临界机组，关键是高温材料世界研发超超临界机组，关键是高温材料n n我国及世界上电力行业在材料上的最新研我国及世界上电力行业在

24、材料上的最新研制、生产及发展制、生产及发展拆蝉嗓刀容健馏帮欠刹柿竿扼暮恕溪倘刚盅芭种扑扛娇意壶卖轰蓉烷篷刨TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道提高蒸汽参数的效益提高蒸汽参数的效益n提高火电机组蒸汽参数具有明显的效益，首先是节约燃料，其次是减少CO2排放n中参数(3.5MPa，435)提高到高参数(9MPa，535)可节约燃料12%15%n提高到超高参数并一次中间再热(13.5MPa，535/535 ),可节约燃料约8%n提高到超临界参数并一次中间再热(24MPa,550/ 550 )，可再节约燃料约8%n由24MPa,565/565提高到30MPa，600/ 600

25、 ，相对效率提高约4.5%，改成二次中间再热，即30MPa，600/600/600，还可提高2%曳护侍咬垢龚祥橱挪馈婉娠断漳戏要丙钱旨是殉痰时振捻咐掠隐仁颖盼积TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道提高蒸汽参数的效益提高蒸汽参数的效益目前世界上各种参数火电机组及研究课题的以NCV为基础的全厂发电效率表发电厂类型或课题蒸汽参数总热效率,%降低燃烧物排放量已有常规电厂18MPa,568/56840最现代化电厂30MPa,600/600/60047.5Thermie课题目标 37.5MPa,700/720/72055DOE/OCDO课题目标35MPa,7605530%凯鳖儿

26、崭毗对度伏屁尹耙上促乓牢恿凿岩但苏尹咸揪殉乎人染烛迷讨廊靴TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道超超临界高温材料的研发是关键n世界上为提高火电厂蒸汽参数的研发活动中n相关的关键是开发新的便宜的商业高温金属材料n超超临界参数机组新材料开发中处于领先地位 日本 欧洲 美国也做了一定的工作。达墒沁阉烤触瘫店卫阂疑特望必楷邓电居似荣帛簿给到励效督丰触塑裙埠TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道超超临界参数机组新材料开发n n日本：日本：1981年由电源开发(株)开始了超超临界参数机组耐热材料的开发计划 n分两方面n第一方面分两阶段 第一阶段是发展铁素

27、体钢，把二十几年来一直停留在566的蒸汽温度提高到593 第二阶段发展奥氏体钢，目标650n第二方面是是发展铁素体钢，目标630掇狱奄绰瓦落厩宽墟短姬伙凄淋厅诅畴翟卑庙惺轿烟尖鼠畜迟蜘睛蜡锻设TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道日本对超超临界机组高温材料的研发计划表项目名称常规系统发展目标第一方面第二方面第一阶段第二阶段主要使用材料铁素体钢铁素体钢奥氏体钢铁素体钢蒸汽压力，MPa24.131.434.330.0蒸汽温度，538/566593/593/593650/593/593630/630设计总热效率(HHV%)*42.144.244.944.16效率相对提高值,

28、%基础值56.54.8年节省煤量，103t基础值10513495年CO2排放减少，106Nm3基础值124158112* Design gross thermal efficiency(HHV),%,以1000MW机组计。肃茸吼陷郝沈晚蔼惧钻丢绦薛伏慰闪现席彦另嘲儒蜘皆步鲜庙蓉肢痛薯御TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道按日本定义的日本超超临界机组的发展n1993年后，陆续有一批按日本定义的超超临界参数投入运行n蒸汽温度为593-600 开始是1997年的松浦(Matsuura)2号(J-Power EPCO)，1000MW，24MPa,593/593,燃煤 后来又

29、有了发展，其中最高温度的是，2000年的橘湾(Tachibanawan)1、3号，1050MW,25MPa,600/610,燃煤 2001年的矶子(Isogo)1号，600MW，30MPa,600/610，燃煤n650参数机组的开发，原计划： 蒸汽参数为649(30MPa,630/ 650)的示范超超临界汽机最迟应于1993年投运锅炉高温部件试验最晚应于1989年进行完毕n实际上，至今未有蒸汽参数为649的示范超超临界机组投运，已明显落后于原计划n原因，仍然是高温材料问题未获解决n第二方面的任务，原计划应于2001年完成温度为630的铁素体钢材料的锅炉高温部件及汽轮机转动试验，至今也未见实现。

30、从已有的机组投运计划看，计划于2010年8月和2012年3月投运的Maizuru2号和Matsuura2号(Kyusyu EPCO)均为1000MW机组，参数24.5MPa，595/595和600/600。袒舶榜痕话威命喷誊运懦腰殖峰椎痘秽班安懦卑悼弛逮恰茫邮姥联讽室骚TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道欧洲相应的超超临界机组高温材料的发展计划n n欧洲欧洲欧洲欧洲具有下述一系列相应的超超临界机组高温材料的发展计划： Cost 501:1983-1997, 300bar/600/600 Cost 522:1998-2003, 目标为650的材料(300bar/650

31、/650) Cost 536:2003-2008,380bar/700/720n Thermie (ADD700)-Heat Rate Reduction of 400kJ/kWh八屉竹鸵翠缆惭勇巢洱同匡盒滚奏叛脓价钥变蝴员宝瞒凤屯巨紧搀攀阮排TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道欧洲超超临界机组高温材料子项目目标n铁素体钢组-650下100000h持久强度为100MPan奥氏体钢组-700下100000h持久强度为100MPa,开发一种奥氏体钢失败，则需镍基合金从而增加成本n镍基合金组-750下100000h持久强度为100MPa, 开发一种镍基合金失败，则将导致项

32、目失败。肤妖负妈渡涕傅写部摊抓凋腿疲县词劣篆雇跳奎践罩笋部考茨拉望闺倘终TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道欧洲超超临界机组的发展n丹麦ELSAM电力公司1998年投运了Skaerbaek发电厂400MW天然气机组，参数为29MPa,582/582/582，净效率(LHV)达49%。1999年投运的Nordjyllands电厂3号400MW燃煤机组，参数相同，效率达47%。2001年投运的Avedore电厂2号375MW机组，参数为30MPa，580/600，效率达48%。丹麦正在研究“2010年先进的燃煤电厂”，计划将参数提高到37.5MPa，700/ 720 /

33、720。n德国VEAG电力公司1999和2000年投运的Lippendorf电厂两台900MW发电机组，参数为26.8MPa,554/583 ，净效率42% RWE公司2002年投运的Neideraussen1000MW发电机组，参数为26.5MPa，576/599。胶洁惯自入巍统毡外滞疙渐叼亢滚耕伴揉耿绕巾司绕涝抱并挛狙栈排汇俱TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道美国对超超临界机组及高温材料的开发n n美国美国美国美国是世界上最早发展超超临界火电机组的国家1959年6月，第一台超超临界火电机组Philo 6 (Ohio Power Co.),125MW, 620/

34、566/538, 31.5Mpa投入运行。继后，1959年，Eddystone 1 (Philadelphia Electric),325MW, 650/566/566, 35Mpa投入运行n后Philo 6停运后拆除，Eddystone 1则将参数降到为607/566/566，33MPa继续运行n美国在上世纪五十和六十年代建了一批超临界参数火电机组，总容量为80GW,单机容量500MW,566/530 /538,24MPa，由于原来存在的问题，参数降为亚临界：538 ,18.2MPa。庆做歉珍持蹬担伶琉拱也囊扩旺露窜曼挽渴株道蒸钧况鸯丈鲁移纪葡凝柜TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火

35、力发电厂主要汽水管道美国对超超临界机组及高温材料的开发n主要原因皆为材料问题-没有适合这种参数下运行的商业材料n从此，到上世纪八十年代为止，世界上火电机组的蒸汽温分温度度一直保持在约540的水平n在这一时期中，大部分-亚临界参数的火力发电机组 部分为540-570的超临界的火电机组。孪瞻卉健铀毖观妒填脆会豆蠢镍犹寒畅榴倍却满泞独滇猾厢又畦洁柄辞慈TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道美国对超超临界机组及高温材料的开发n美国的EPRI领导，DOE及一些企业如俄亥俄煤发展办公室(OCDO-Ohio Coal Development Office)组成课题组研究参数为760

36、/35MPa超超临界机组及其关键部件材料n这可能将电厂总效率提高到大于55%，减少燃烧产物的排放量30%n美国还进行了设计蒸汽温度等于或大于870(即1600)火力发电机组的可能性研究肤腊房劳铬咐弹搓奉砷首阂倪穆愤偿勋泻札命司命痉缺乒谓侠钨弱裳效挥TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道世界超超临界机组高温材料发展钢的代别年代钢的变质特点1000005h持久强度达到,MPa典型的钢的名称最高使用温度第1代1960-1970在简单12Cr和9CrMo钢中加Mo或Nb,V90EM12,HCM9M,HT9,Tempaloy,P9,HT91585第2代1970-1985C,Nb

37、,N含量的优化100HCM12,T91,HCM2S593第3代1985-1995部分W取代Mo140P92,P122(NF616,HCM12A)620第4代到2002年出现征兆增加W量并加入Co180NF12,SAVE12650邪盲斤页睫陈醇逗擦哮躁合镜散近粉谤洞妥彦恐汁号美湍滤幻桑印诗佛衣TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道超临界和超超临界机组过热器和再热器用钢选择实例n对于过热器和再热器用钢，当金属温度低于593(即蒸汽温度565)，而且腐蚀不严重时，可以用珠光体钢或马氏体不锈钢，但是实际上它们均未被广泛应用n当金属温度高于593(即蒸汽温度565)，有三种情况

38、： 无腐蚀工况，可用含Cr较低的高蠕变强度的钢 中等腐蚀工况，可用诸如310NbN(HR3C)或NF709等含20%到25%Cr的 钢 严重腐蚀工况，可用高强度合金并表面复合或堆焊诸如IN671或IN72(44-50%Cr)等高铬合金的复合材料。n用于蒸汽参数为700的火电机组的高温材料： 固溶强化材料-Inconel 617,Nimonic230 弥散强化材料-Nimonic263 为降低成本，可用富铁合金Inco718,901n已在研制变质617以及Thermie 合金740(25Cr-20Co-2Ti-2Nb V Al)n有必要更进一步开发更为便宜的合金材料。锹疏添嘻梯出兔妈虞夏芝陷签讣

39、萨升突拒冗橱忿礁娩丢册侦敌怯皮粉忍娟TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道中国和世界各发达国家火电机组和高温金属材料的中国和世界各发达国家火电机组和高温金属材料的中国和世界各发达国家火电机组和高温金属材料的中国和世界各发达国家火电机组和高温金属材料的发展比较发展比较发展比较发展比较 美国(下两项为丹麦和德国)中国日本30年代8.6MPa, 4901949-1953新中国恢复期。1947 年，9MPa,500运行19494.5MPa, 450 上升到6.9MPa, 49040年代初13.7MPa, 50015.9MPa, 5001953-1959原苏联等国引进最大机组容

40、量100MW, 最高9.8MPa，53819559.8MPa, 5131950年代一次中间再热，566195712.6MPa, 538 引进机组运行 195934.5MPa,650/566/5661957提高出力1960已达欧美最高水平 1960年代18.3MPa,540/5401964自制100MW机组投运,9.8MPa,5401964直流锅炉 以后稳定于亚临界参数18.3MPa,540-570196913.7MPa,555/555的125MW机组1965重油代煤 丹麦 199829MPa,582/582 /582197216.7MPa, 555/ 555的300MW机组1968超临界机组运

41、行，566 丹麦 200130MPa,580/1,1121987-1989引进18.3MPa,540/540,300,600MW1970S1000MW火电机组普遍化 德国 199926.8MPa,554/583200425,2MPa,566/566199031MPa,566/566/566的USC 德国 200226.5MPa,576/599200527.3MPa,600/600的1000MW的超 超临界机组运行1997-1998593/593和600/6001000MW的超 超临界机组运行锰桨碟磐磨爬协裹叹畸匿睫棘兼藻庞腾孰怖逢瑶斩呀搁吴矿契谚瘁摇赎脐TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI

42、-火力发电厂主要汽水管道中国和世界各发达国家火电机组和高温金属中国和世界各发达国家火电机组和高温金属材料的发展比较材料的发展比较美国和欧洲中国日本1945美国系列钢号，碳钢,T/P1,T/P9 T/P11,T/P22到TP 304等不锈钢1953-1959使用碳钢、15Mo、12CrMo、15CrMo和12Cr1MoV1934开发0.15Mo钢管，1Cr-0.3Mo钢管50年代德国10CrMo910,X20CrMoV1211941-1945以W代1Cr-0.3Mo中的Mo60年代15NiCuMoNb5钢在德国完成开发196412Cr2MoWVTiB(G102) 研发成功，耐热钢多元复合强化理论

43、1950从欧美引进0.1C, 0.2C,0.5Mo,1Cr-0.5Mo,1.25Cr -0.5Mo, 2.25Cr -1Mo,9Cr-1Mo及18-8, 18-8Mo,18-8Ti,18-8Nb1975-1976美国91钢研制成功70年代10CrMo910,X20CrMo- WV121,X20CrMoV121 1953住友生产的电厂用大口径钢管出口美国80年代T91钢在美国、北美和欧洲使用80年代A106B,T/P11-T/P22,TP304应用1983造出P91厚壁管90年代德国开发911钢,T24钢90年代T/P91应用90年代92钢,122钢,T23钢等HR3C,Super304H等摹瘸

44、滤耘葱匆维选杂状洁猪熙拭虏郸涟填刷唤微桅峡座荫倡辛嘛膘林险曾TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道中国和世界各发达国家火电机组和高温金属中国和世界各发达国家火电机组和高温金属材料的发展比较材料的发展比较从上两表比较可以看出的火电厂用高温管材用钢方面n中国在上世纪五十年代在用钢上并不明显落后于欧美，更不落后于日本 原因是当时由原苏联提供的高温管材由0.1C(10), 0.2C (20), 0.5Mo(15Mo), 0.5Cr-0.5Mo(12CrMo), 1Cr-0.5Mo(15CrMo), 1Cr-0.5Mo-0.3V (12Cr1Mo V) 直到1Cr18Ni9,1

45、Cr18Ni9Ti铬镍不锈钢的系列与欧美的A106,0.5Mo(T/P1,T/P2), 1Cr-0.5Mo (T/P11,T/P12), 2.25Cr-1Mo(T/P22)直到TP304, TP316及TP347等铬镍不锈钢的系列是几乎完全相当的n在六十年代，在多元复合强化的理论指导下，成功地开发出当时称为钢102，后在国标中被标准化了的12Cr2MoWVTiB的可用于壁温为600的锅炉高温无缝钢管用钢 这一钢号无论在成分和性能上都与上世纪90年代欧洲(主要是德国)和日本分别研制的并已列入ASTM标准的T24和T23相当 可惜的是，由于文化大革命，缺少后续的工厂化批量生产的质量研究的投入，在当

46、今世界化的今天，已被T23所代替n自那以后，中国仅仅是引进钢材 如七十年代引进的为我国火电厂使用的德国10CrMo910, X20CrMoV121 (X20CrMoWV121),15NiCuMoNb5(WB36)等 八十年代随着从美国引进300MW、600MW亚临界参数火电机组制造技术而普遍使用的美国ASTM和ASME标准所列的高温锅炉及管子用钢系列n为满足环保要求大力发展超临界参数机组及超超临界参数机组的今天，只能是引进在高温管材研究上处于领先地位的日本和欧洲在这方面的研究成果。我们无论在合金成分、性能、持久强度试验和外推技术、以及钢材在高温长期运行条件下的稳定性等重要领域方面鲜有自己的发言

47、权。喀迟馈减灌辆增彼脏内尝酣挑象清糯搭隋鼓邱糯椰赢垣吸湿布崖息友甘佳TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道第二部分1000MW机组四大管道材质的应用n我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择n我国1000MW超超临界机组四大管道材料n材料许用应力存在的问题 P92、P122、P911等高温蒸汽管道用材 15NiCuMoNb5-6-4(WB36)给水管道用材n需要注意的其它问题，如IV型裂纹问题斗俯菇赣齿臭淡分粥蹿橙俄捉盏猫瑟月诌疹犹潍扒跟皋芽庞结铃称出俊薄TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选

48、择已在建的容量为已在建的容量为已在建的容量为已在建的容量为1000MW1000MW超超临界参数机组的四大管道设计参数超超临界参数机组的四大管道设计参数超超临界参数机组的四大管道设计参数超超临界参数机组的四大管道设计参数 电厂名称华能玉环电厂华电邹县电厂外高桥电厂主蒸汽管道设计温度，610610610设计压力，MPa27.626.9428.35再热蒸汽管道热段设计温度，608608608设计压力，MPa7.2375.8647.5再热蒸汽管道冷段设计温度，398.8410425设计压力，MPa7.2375.8647.67高压给水管道设计温度，297.9302.4300设计压力，MPa38.536.

49、339锅炉制造厂哈尔滨锅炉厂东方锅炉厂上海锅炉厂主蒸汽出口联箱材料A335 P122A335 P92作诅堆僧限饮梨扦春勘奴洗苑怯忘虫病栏秩镁似袜淹剂笑溪沈卖烽吟摘李TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择 主蒸汽管道用钢材按下述主要要求作综合考虑n良好的抗氧化性能-工作温度高(610)n具有较高的高温强度-主蒸汽管道，压力高，要求其具有在设计温度610下较高的100000h持久强度，以保证其管壁厚度不会太厚从而大幅度地增加钢管的制造和施工(配管和安装)焊接的难度n良好的塑性和韧性n良好的工艺性能，其中尤其是焊接性能n良好的组

50、织性质均匀性及长期运行中组织性质稳定性片忧搅册惜卯开克苑瓦俘创乓膊浦孔嘱淬泅疤转颊靠末壳扳捐勺搬异惑档TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择再热蒸汽管道热段用钢按下述主要要求作综合考虑n良好的抗氧化性能-工作温度高(608)n具有适中的高温强度-再热蒸汽管道热段，压力不高，要求在设计温度608下适中的100000h持久强度，以保证其管壁厚度不会太薄而易于制管n良好的塑性和韧性n良好的工艺性能，其中尤其是焊接性能n良好的组织性质均匀性及长期运行中组织性质稳定性琐短总印腹失收训胞袭凄傅阂条钡东肢彝顶村毗芦持运肄侠除散他诽铸帧T

51、PRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择再热蒸汽管道冷段管材按下述主要要求选择n有较高的强度n良好的塑性及韧性n良好的工艺性能，尤其是加工和焊接性能n良好的组织性质均匀性n有一定的抗氧化、抗腐蚀性能n冷段管材直径大、壁薄，要求降低价格n管径等尺寸公差要小，以易于对接痴凑寺颤咬戎釜碘雀迸溜饼埋纬逸卧碧耙侣蜗琼垄卡胸严唁罩枪努筹球吹TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择高压给水管道管材按下述主要要求选择n有较高的强度，因压力高，需降低壁厚n抗氧化性要求不高，但

52、要求抗水腐蚀和抗冲蚀性能n良好的塑性及韧性，脆性转变温度要低n良好的工艺性能，尤其是加工和焊接性能n良好的组织性质均匀性鸡喷迟父糜羡劲扰北韭悉人予桌壶藻烁叹纽亩嘿蛊销友匿锨蔫梁漏依闰滓TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择可供选择的材料可供选择的材料可供选择的材料可供选择的材料n主蒸汽管道-无缝钢管、内径管 P91、P92、 P911 或P122n再热蒸汽管道热段-无缝钢管、内径管 P91、P92、P911n再热蒸汽管道冷段-直缝焊管、外径管 A692B70CL32、A691Cr1-1/4CL22 n高压给水管道-无缝钢管

53、、外径管 15NiCuMoNb5-6-4(WB36)骚垣蓟隐谁吵洗锁彝言敌给猩疑钒善柔毋遍付异湍朔酶励颅鄙垃隐惑廊闲TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择P91， P92，P911，P122及X10CrMoVNb9-1，X11CrMoWVNb9-1-1(E911)钢化学成份(1) 钢号CSiMnPSAlCrMoP910.08-0.120.20-0.500.30-0.60Max.0.020Max.0.010Max.0.0408.00-9.500.85-1.05X10CrMoVNb9-10.08-0.120.20-0.500.

54、30-0.60Max.0.020Max.0.010Max.0.0408.0-9.500.85-1.05P920.07-0.13Max.0.500.30-0.60Max.0.020Max.0.010Max.0.0408.50-9.500.30-0.60P1220.07-0.14Max.0.50Max.0.70Max.0.020Max.0.010Max.0.04010.00-12.500.25-0.60P9110.09-0.130.10-0.500.30-0.60Max.0.020Max.0.010Max.0.0408.50-10.500.90-1.10E9110.09-0.130.10-0.50

55、0.30-0.60Max.0.020Max.0.010Max.0.0408.50-9.500.90-1.10亥轻贱孪项唉俺辐媒霍疲甚琉后戍冤嫉歉俞并俘腻咽危舜裙刊付类固酥佯TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择P91， P92，P911，P122及X10CrMoVNb9-1，X11CrMoWVNb9-1-1(E911)钢化学成份(2)钢号NiVWNbBNCuP91Max.0.400.18-0.25/0.060-0.10/0.030-0.070/X10CrMoVNb9-1Max.0.400.18-0.25/0.060-0.1

56、0/0.030-0.070/P92Max.0.400.15-0.251.50-2.000.040-0.0900.001-0.0060.030-0.070/P122Max.0.500.15-0.301.50-2.500.040-0.1000.0005-0.0050.040-0.1000.30-1.70P911Max.0.400.18-0.250.90-1.100.060-0.1000.0003-0.0060.040-0.090/E9110.10-0.400.18-0.250.90-1.100.060-0.100Max.0.0060.030-0.060/增戊洒膘购酥啮猖捕匪睫睡卓训邻价颠轩它黎俄艾

57、罗绦裙刻磕墓纲谢稠拒TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择-主蒸汽管道各各钢号号为玉玉环项目主蒸汽管道材料的最小壁厚目主蒸汽管道材料的最小壁厚值(mm，按，按ASME许用用应力力值计算算)管道名称P91P92P122P911E911主蒸汽主管1037277.0492.88同P911主蒸汽联络管755356.7168.37同P911高旁入口管755356.7168.37同P911支礼超华猩谎勺死衫炔格归嫡桐冬寺屡镀柜佬旨生场绍蕴社副廓修桃看这TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超

58、临界机组四大管道材料的选择-主蒸汽管道n主蒸汽管道的设计温度正好在P92钢的适用的温度范围内，其优越的抗氧化性能和较其它同型钢为高的持久强度可以以较小的管壁厚度并保证该管道的设计寿命nP92钢方案中的最小壁厚值是全部同类钢中最低的。这种壁厚的钢管较易制造，具有较低的成本，焊接较易，且所用焊接材料较少，从而节省成本和工时nP92钢的焊接性能与P91钢接近，并优于其它钢，尤其是明显优于P122钢。P92钢的焊接工艺较成熟，有较长时期的实际应用经验，焊接材料也易于购买nP92钢管件制造工艺成熟，且较易于购买n在世界上，P92钢已有超过10年以上的超临界和超超临界机组的蒸汽管道和高温蒸汽联箱等高温部件

59、运行历史。这是除P91外所有上述同类型钢号所不及的枉卜阑酬元各讣十诈枫鸣逗拽秦掉寸菌赴张管掘勋窒右子羌岸胳坞豪绦桑TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择-再热蒸汽管道热段n用P91钢，壁厚比较适中，与其直径相配合，不形成薄壁管，易于制造，价格会较低nP91钢有多年运行历史，较成熟，运行经验多nP91钢的冶炼工艺成熟，钢厂有经验nP91加工及焊接工艺成熟，国内已掌握nP91管件易于获得姿乒承赣艺节触嘉乏茸豁彤推刊吊择轨次折镣睛撂淤体麻缔应捅腿赔处利TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000M

60、W超超临界机组四大管道材料的选择-再热蒸汽管道冷段n用直缝焊管可满足要求 ASTM A672B70CL32 ASTM A691Cr1-1/4CL22n价格较无缝钢管有大幅度降低，尺寸精度比无缝钢管高n焊缝系数均为1nA672B70CL32已能满足要求，A691Cr1-1/4CL22在抗腐蚀性上更好赏考诊耪拳付抗弓诉寺魏直铲鸵冲窘商讶盖熊棺辫研贤杜笆茎嘎拇过常卖TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1000MW超超临界机组四大管道材料的选择-高压给水管道n15NiCuMoNb5-6-4可满足要求，在世界上在国内均有长期成功运行经验n15NiCuMoNb5-6-4是欧

61、洲标准钢号，德国TUV标准为15NiCuMoNb5(WB36)n化学成分(EN10216-2)：C=0.10-0.17; Si=0.25-0.50; Mn=0.80-1.20; Pmax0.025; Smax0.020; Crmax0.30; Mo=0.25-0.50; Ni=1.00-1.30; Cu=0.50-0.80; Nb=0.015-0.045n已列入ASME code case2353 第I卷低合金高强度钢，1.15Ni-0.65Cu-Mo-Nb材料析趋溜曰谣当钩街倒俱跳召何浴讽糯喘佐泽崩落瓶预淳愚杨疏讹铸戍征触TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道我国1

62、000MW超超临界机组四大管道材料按半容量设计的在建三电厂的按半容量设计的在建三电厂的1000MW超超临界机组四大管道所用管材选择表超超临界机组四大管道所用管材选择表电厂名称主蒸汽管道热再热蒸汽管道冷再热蒸汽管道高压给水管道华能玉环电厂A335 P92A335 P91A691Cr1-1/4CL2215NiCuMoNb5-6-4华电邹县电厂A335 P92A335 P91A672B70CL3215NiCuMoNb5-6-4外高桥电厂A335 P92A335 P92A691Cr1-1/4CL2215NiCuMoNb5-6-4镊搏钙屎福埂沮说控匆走怕职著釜吭纫玄筑次爸容陌旅际屏献察裤钉龄搏TPRI-

63、火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题nASME规程中锅炉与压力容器分册规定，材料的许用应力为下述三个数值中的最小者： 室温抗拉强度值b/3.5 设计温度下材料的屈服强度s/1.5或0.2/1.5 设计温度下材料的100000h持久强度100000/1.5n对用于蠕变温度范围的主蒸汽管道用钢，设计温度下的许用应力值基本上由“设计温度下材料的100000h持久强度100000/1.5”来决定妊莽湾减回褂抖剿吭桌铰饵咬常坷泪骋坊岿转冈航彻泌蔽瘟龙焊拘膏苫涅TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92、P122和P

64、911等高温蒸汽管道材料ASME公布的公布的P92、P122、P911和和P91在各温度下的在各温度下的许用用应力力t值。钢号名称T91/P91T92/P92T911/P911T122/P122化学成分9Cr-1Mo-Nb,V9Cr-1.8W-Mo-NbV9Cr-1W-1Mo-Nb,V11Cr-2W-Mo-NbV，Cu许用应力MPa550102123114122600628871836502946/42氛凛宝彩契惦仇于铺遵铅函葫蒸途瞒笨匆旭泣辆弦型缎蓉床悔粳换开蛋朔TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92、P122和P911等高温蒸汽管道材料

65、n在所选择的四大管道用材料上，最困难也是最为关键的是主蒸汽管道管材的选择。在这种参数条件下，可供选择的有三个现代马氏体不锈钢：ASTM A335 P92、ASTM A335 P122和ASTM A335 P911等n这三个材料均是上世纪八、九十年代开始研制的，目的是代替奥氏体不锈钢作为超超临界机组主蒸汽管道和锅炉过热蒸汽出口联箱材料。其中前两个材料是日本开发的，钢材原名依次为NF616和HCM12A，P911原名为E911，由欧洲开发。P92和P911均为含9%Cr马氏体不锈钢，P122则为含12%Cr的马氏体不锈钢nASME于1999年10月、1999年5月和2000年5月依次分别以Code

66、 Case2179、Code Case2180和Code Case2327 及钢号名称P92、P122和P911批准录入ASME材料标准中罪墓疟喊恳崎臀摄哥勇站碑狡活谊豫晦枉靠陆雌奠象板蜒猎涌线衙窄尤悔TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92、P122等高温蒸汽管道材料nP92钢管材料在设计温度下的许用应力按现时ASME Code Case 2179规定选取。从设计来说，这一切均为正常操作，没有错误。n问题的出现是由于ASME规程中的P92许用应力值可能会由于欧洲ECCC关于P92的长时蠕变及持久强度试验结果而明显降低，预计P92钢600的1

67、00000h持久强度下降幅度可能达14.4%，从而使所需的机组的主蒸汽管道直管壁厚有明显的增加，现有的钢管就会出现明显的壁厚不足现象。按可能降低的许用应力值计算所得的玉环电厂1000MW超超临界机组的直管最小壁厚Sm= 81.38 mm，与目前所订货的最小壁厚72mm要差9.38mm。差值13%n类似问题还涉及用于该电厂1000MW锅炉过热蒸汽出口联箱及锅炉设计界限内的主蒸汽管道的P122钢管。赦匡厢古幂娜初鸯速设纽韦垄群穴不南邦陷欺覆爷草涛衣斤辰侵章娟颤牌TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92、P122等高温蒸汽管道材料n问题的实质在于P

68、92钢的长期运行中的组织性质稳定性存在问题，对P122钢也是一样nP92的大部分试验数据来源于日本的工作，报道的最长试验时间是大约55000h。外推600，100000h，132MPa的持久强度为美国机械工程师协会的标准接受，通过一个的参数测定而得到各温度下许用应力n尽管P92与T/P911钢具有相当的化学和力学性能，但P92在600，100000h的持久强度比T/P911显著增高n这个差异的主要原因是数据是通过一种不适于这类钢的测定方法测定的 欠再英哎薄屏焚猪辑牢偷烦允由宏贫商祁瞳丘郊楔投苛吭螟痞拭变怂地戏TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题

69、P92高温蒸汽管道材料nMFI(Mannesmann Fschungsinstitut)用现在世界最大的现有数据库进行新的评定，确定了T/P92T/P92在在在在600600，100000h100000h的持久强度是的持久强度是的持久强度是的持久强度是116116 MPaMPan和Ennis报道的115MPa一致n分析最小蠕变速率的基础上用完全不同的方法测出的该值为115MPan左图显示了在550、600对T/P92进行了V & M持久强度试验的结果，图中不但含有在MFI测定的数据，而且也有来自CEV(Centre de Vallourec)的数据，另外也得到了575和625的数据 晾体悲吵胖

70、妒阔锣灿变价手洗稀喇替恼汕霓嫉禄傀远狰骸抠纽疹十疹卡锨TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92、P911等高温蒸汽管道材料n采用所达图解评定方法得到了平均曲线，发现T/P911和T/P92之间的持久强度差别非常小，所以它们的分布带总是互相交迭nT/P911在600，100000h的持久强度是108MPa，来源于7种制造方法的12种材料已得到了数据，总试验时间140万小时，所有数据位于平均应力的20%的分散带内nT/P911持久强度比T/P91约高20%仪振氓肚割海惯收吼颓潍匪身兔拖涯狞迪缉碌腰夸婿渠妹朴矫淑竿惯茧虽TPRI-火力发电厂主要汽水

71、管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92高温蒸汽管道材料ECCC对 P92设计许用用应力的改力的改变温度()ASME案例2179许用应力(MPa)ECCC 1999许用应力ECCC 2005许用应力MPA降低值(%)MPa降低值(%)560120.21200.17114.74.575701151104.35104.78.96580105.8100.74.8294.710.559096.790.76.2084.712.460088826.8275.314.461079.473.37.6866.716.062070.964.78.755818.263062.956.79.8

72、65020.564055.149.310.543.321.465047.242.79.5337.321.0注：降低值=(ASME案例2179值ECCC值)/ASME案例2179值炼舞兔箱樱鹿哄疥稳函负汕帧褂峦压仍匙唐瞎夏还氮艺召尖杂北锹绣蹈喝TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P122(HCM12A)高温蒸汽管道材料n左图是日本开发HCM12A (即P122)的600和650 的持久强度曲线，该两曲线上的试验点取自于HCM12A的小管、大管、锻件和板材n从图上可看出试验时间均较短，不超过30000h。以直线外推到100000h，则外推偏高的可能

73、性较大 诲钻墙霞沿杰化铆签桔苗御乃卤册兵愚亩犊溺脉强命穴觅啼寞涝靴滑奄拱TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P122(HCM12A)高温蒸汽管道材料n左图为经由电厂高温过热器管和高温再热器管取样所作持久强度试验与未运行材料持久强度曲线的比较 n从1993年开始现场运行，并在分别经1年、2.5年和6年(依次相当于积累运行时间9200h、20509h和47914h)运行后割管做尺寸测量、抗氧化性能、力学性能及持久强度试验。图结果表明，运行后的HCM12A的600持久强度(图中实心黑点所示)要比原始未运行材料低约20%n这说明P122钢的长期试验后的

74、持久强度会比短期试验外推所得降低20%徘蛙筛趾浦敦氛猎扰怂捉梨裹楷捌择嗜烯沟练缮爹钻炯晴乃噪返座窟绎拱TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题P92、P122等高温蒸汽管道材料nECCC组织了欧洲的蠕变试验室对P92进行了长达100000h的持久强度试验，2005年对许用应力做了修改n尚未看到ASME的许用应力修改报告nP122钢许用应力值也会有相应的修改，据有的报告，会比原值下降约20%n怎么办？对设计院，没有ASME的报告会无章可循，但都知要下降反射砷衬伞撅琢候掂闰诞鲸坯卓去翟打躇庐园您蝉凡范躇撬膳唬颜峰湘呜TPRI-火力发电厂主要汽水管道TP

75、RI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料问题的提出问题的提出问题的提出问题的提出n在DL/T 5054-1996火力发电厂汽水管道设计技术规定的附录A.4 常用德国钢材的许用应力表(MPa)中示出了WB36钢和15NiCuMoNb5钢在各温度下的许用应力值n而2002年V & M公司发表的用于给水系统WB 36手册(15NiCuMo)(2004年5月北京第一版中文版)2发表了ASME第2353条款规定的各温度下的最大许用应力值n两者在高压给水管道设计温度下许用应力值不同翼太豢馈紊境乘岳顽哼锣渔铅初粘筷诽泵篓臻胖说报张神驻毛闯札牡瓜舱TPR

76、I-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料仓佰劣肄衔吊纵萄粹邯防户筋料棋扭沫短簿肢桌埂状阜虎骋果俱机毁衬厂TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料诈匡母马彤答臣超瘸赣散显嗡帆甭摆罕蝉涯停萍溪乙三爷尊墩流伙播擦吓TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料n经比较可以看出，两者数值相差较大 前者未分级，在温度420的范围中，许用应力值均

77、为203MPa，然后随温度升高而下降 后者按强度分为两级，并均从室温到420一直随温度升高而下降： 第一级，由177MPa到156MPa 第二级，由188MPa到166MPan与原值203MPa相比，降幅分别依次为12.8%,23.1% 以及7.4%, 18.2%。以超临界600MW机组的主给水管道设计温度289.7为例，DL/T5054-1996为203MPa,而ASME第2353条款为：第一级为173MPa，第二级为183MPa。依次分别与原值相差30MPa和20MPa。降低幅度依次分别为14.8%和9.8%。这种许用应力差值会对钢管的最小计算壁厚值产生明显的影响。n这一差别从而对今后选用

78、WB36(15NiCuMoNb5)为材料的高压给水管道设计的许用应力取值造成了困难。迪区共欢虏卓贯烁汛跪精骡童驱坚值钠致蔗吾诣咙篇粟殿格傣埃滨法蔷躁TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料n n两个标准中两个标准中两个标准中两个标准中WB36(15NiCuMoNb5)WB36(15NiCuMoNb5)钢许用应钢许用应钢许用应钢许用应力有差别的原因力有差别的原因力有差别的原因力有差别的原因n上述两标准中WB36(15NiCuMoNb5)钢许用应力差别的原因在于计算许用应力时安全系数取值的不同n我国既要力求

79、接轨ASME对许用应力的取值方法的规定又应考虑这一德国钢号应照顾德国对许用应力计算的安全系数取值的要求(表中按德国TRD 300基于室温抗拉强度，安全系数仅为2.4)，作为折衷，安全系数取值3.0搁扬屠集抡百送弟慢盐芦簇岿激绵吃艳戊厚屿摩涝匀街握荣律极史码盎赎TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料许用应力取值强度指标DL/T 5054-1996ASME标准德国TRD300基于抗拉强度33.52.4仅室温抗拉强度基于屈服强度1.51.51.5基于105h持久强度1.51.51.5绿停炭沮搐着苏塌晴壶蚕橙

80、睫盯咯系寇呈司宜贰萌刘扩判泛版厅坷衰读涪TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料讨论(1)n要考虑的一个主要问题是所设计管道的运行中是否安全的问题：当使用了原来的许用应力值设计，壁厚自然比使用ASME的许用应力要小约10%以上。在运行中，钢管内表面会屈服吗？尤其在超临界参数下。再则，如内壁无屈服，运行仍安全吗？n1.最小计算壁厚计算公式是平均直径公式，因此而计算出的管壁折算应力是平均应力，即使平均应力并不超过，但在下述两个条件存在时，运行中内壁会有可能应力超过而产生屈服： 许用应力采用以屈服极限为基础并

81、安全系数为1.5时 壁厚较大即=(Do/Di)1.6时n由于这两个条件并不存在于目前已设计的600MW超临界参数机组WB36 (15NiCuMoNb5-6-4)的高压给水管道上，而且： 该材料许用应力采用以抗拉强度为基础且安全系数为3.5,其安全系数远高于以屈服强度为基础的1.5的安全系数值 所用管道尺寸表明其=(Do/Di)=1.21.9，远小于1.6的=(Do/Di)值 就材料本身而言，WB36(15NiCuMoNb5)属中、高强度钢，实际产品钢材屈强比较高n因此，所设计的该高压给水管道，在运行中内壁应力不可能超过而产生屈服。鸿哀赂换宇挺综质功迈孕皋袁擦褥火衔多恿冉个砍总揍靖蝎涌磋坡读辐施

82、TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料讨论(2)n2.高压给水管道的设计属于无限寿命设计，其设计许用应力基于与时间无关的强度指标，在运行中由于运行温度低于蠕变温度范围，因而不产生蠕变。因此，只要排除某些易发生冲蚀部位因冲蚀而产生管壁减薄而影响寿命的因素外，管道的寿命是无限的，而在今后长期的运行中也是安全的n3.以温度300为例。在300温度，V & M公司的钢管产品的实际最小屈服极限和抗拉强度依次分别为450MPa和600MPa，其屈强比达75%。按ASME的许用应力计算原则，则分别得许用应力为300

83、MPa和171MPa。前者远高于203MPa值。而一般在运行中，压力升高，钢材的变形过程是先屈服后断裂，在这种情况下，以美国ASME标准的基于抗拉强度的许用应力设计实在存在很大的浪费。捧盒眉契帘漱耽矢道琢庄痔厩囱泛醇够湿客功缩算尸稍缩格战衬枕旦伐摊TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料结论n以许用应力为203MPa所计算和取值的管壁厚度可保证该高压给水管道的安全运行n目前情况是，钢材的性能并没有变化，仅由于安全系数取值的变化而造成了许用应力取值的降低nASME性能分为两级是规定的热处理不同： 正火+回

84、火和淬火+回火n中国不少的按DL/T 5054-1996设计的600MW超临界参数机组的WB36 (15NiCuMoNb5-6-4)的高压给水管道已投入运行而均未见出现因许用应力取值203MPa而引起的问题n设计院按DL/T 5054-1996设计应是有章可循材物菊亦带施霉懈沃屑补进泛蹲疆虞芬珊倦樊币廷伞余罪稼谷踌表嫂炕禁TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料结论n以许用应力为203MPa所计算和取值的管壁厚度可保证该高压给水管道的安全运行n目前的情况是，钢材的性能并没有变化，仅由于安全系数取值的变化

85、而造成了许用应力取值的降低n中国不少的按DL/T 5054-1996设计的600MW超临界参数机组的WB36 (15NiCuMoNb5-6-4)的高压给水管道已投入运行而均未见出现因许用应力取值203MPa而引起的问题n设计院按DL/T 5054-1996设计是有章可循保喳扔育苦褂目汲肯翘押篱溜乖氮烷逢仲厨菜拙刚吩汇乃条蓑甸拳年剂鸦TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道材料许用应力存在的问题15NiCuMoNb5-6-4高压给水管道材料结论n以许用应力为203MPa所计算和取值的管壁厚度可保证该高压给水管道的安全运行n目前的情况是，钢材的性能并没有变化，仅由于安全系数

86、取值的变化而造成了许用应力取值的降低n中国不少的按DL/T 5054-1996设计的600MW超临界参数机组的WB36 (15NiCuMoNb5-6-4)的高压给水管道已投入运行而均未见出现因许用应力取值203MPa而引起的问题n设计院按DL/T 5054-1996设计是有章可循胀戒锯呈连孪瘪囚庞扁筐怖食做阑遁鸣摄缸筋竞轮寇惕跑归籍渊馈帛汰碑TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道需要注意的其它问题，如IV型裂纹问题n n英国中央发电局英国中央发电局英国中央发电局英国中央发电局曾对1/2Cr-1/2Mo-1/4V钢主蒸汽管道的焊缝裂纹(焊接材料为2.25Cr-1Mo钢)

87、进行了研究，并按运行时间的长短出现裂纹的数量作了统计。发现在运行初期最多的是应力松弛裂纹，随后晚一些时候则是焊缝横向裂纹，再晚一些时间则是型裂纹n应力松弛裂纹和焊缝金属横向裂纹均为蒸汽管道尺寸的函数，并与残余应力的大小有关。有统计数据表明，当蒸汽管道壁厚达90mm时，由于应力松弛裂纹而使焊缝的返修率达30%，由于焊缝金属横向裂纹而使焊缝返修率达60%。诸矮刽他反将拘眨碌狸蹦铰痹汲牟炊箍侵哨呸栈仟须条播宋谈池幂翅窍漫TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道IV型裂纹问题型裂纹的特征型裂纹的特征n走向为管道横截面周向n发生的地区是热影响区低温区，其中特别是相变区n裂纹产生区

88、域金属的韧性是高的n蠕变机制，由系统应力产生n发生在较广的运行时间区域内，从5060000h或更长唱谣悦框碎谚隙鸥亚刺嫩宁埂除篷菜沿般赃走暑续览瞎愁巡峻猛求絮磺筋TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道IV型裂纹问题型裂纹的影响因素型裂纹的影响因素n系统应力n可能与运行温度有关n目前这种裂纹在很多国家均已发现，但尚无统一的统计规律棠沾癸急廊嗅胸启割鱼绑筹秤单雪栏命弗镭惫倪晰讽数槛送嫩酗哗粹毯娇TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道应力松弛裂纹应力松弛裂纹应力松弛裂纹的特征应力松弛裂纹的特征n走向为管道横截面周向n在热影响区的粗晶贝氏体区出现n在

89、运行初期出现，常发生于焊后热处理后n蠕变机制，由残余应力发生松弛而产生罢佛恳蜜羡噶喘始赢枉砾腕杜尉美贫缴舟褥乳力唆劳贪另兄那鸳丫她伪邓TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道应力松弛裂纹应力松弛裂纹应力松弛裂纹的影响因素应力松弛裂纹的影响因素n化学成分中含V或其它微量元素n由于该热影响区域的塑性低n残余应力高颤搬叮失劈昧猴箩寿舆凝跳聂辖篡昂远兴陇着舵痹宰旋摇急煌诈骇痘孤嘱TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道焊缝金属横向裂纹焊缝金属横向裂纹焊缝金属横向裂纹的特征焊缝金属横向裂纹的特征n走向为沿管道轴向n数量很多n运行中期的前期产生焊缝金属横向裂

90、纹影响因素焊缝金属横向裂纹影响因素n热处理不适当n焊缝金属的韧性低n化学成分的原因值粒啊馆韧拈瞻傍稠莲硷兹诲放意峨犀倾蛾竹梧祈职氮卜溉责痊过图叙霄TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道第三部分我国各汽轮机厂、锅炉厂针对1000MW超超临界机组在本体设备中新材料的应用及特点n材料应用的特点n1000MW超超临界锅炉材料 省煤器 水冷壁 过热器和再热器 联箱、主汽管和热再热蒸汽管n1000MW超超临界汽轮机材料 汽缸 大轴 叶片式澡下寂帐性吠颓醛藕犹镇拐撤虚眷俘会在姆连奈踪毖哈碴键怀睛诺酣票TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临

91、界锅炉汽轮机材料应用的特点n锅炉、汽轮机制造均为引进技术，所使用的关键部件材料多数按引进技术规定选用n由于主要从日本公司引进，新材料以日本新研制钢号为主，尤其在高温部件用钢n高温部件材料以含Cr9-12%的马氏体不锈钢为主(即国外所称铁素体钢)n只在金属温度超过650的部件采用奥氏体不锈钢n由不同制造厂设计制造的相同蒸汽参数的锅炉、汽轮机的关键部件在用材上会有不同的选择病境乏宁萍验炙淤淖钻特么泰拣臣至瓶傈厚疾莽涪敌棍拂提虫挛寞锚娃曰TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉汽轮机材料应用的特点马氏体不锈钢的优点n价格较奥氏体不锈钢低n膨胀系数比奥氏

92、体不锈钢低，与珠光体钢十分接近，不会出现异种钢接头问题，有较高的抗蠕变疲劳交互作用的能力n导热系数比奥氏体不锈钢高n奥氏体不锈钢易产生应力腐蚀，尤其对氯离子，马氏体不锈钢的抗氯离子应力腐蚀能力强枷杠滨睫喉捷客吵遗拾羌喉银芦镜溜而誊毁雍钎梁宽长布孤足耍骨为恋护TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料省煤器对省煤器材料的主要性能要求n一定的强度n传热效率高n有一定的抗腐蚀性能及良好的工艺性能n需重点考虑其抗热疲劳性能，以便省煤器管在激烈的温度波动工作条件下不致过早疲劳损坏n最常用的省煤器管是含C=0.20%的碳钢拘锰嗡怨钠朴隐昆焉抱吱移灌莉殃衙闻

93、怎捷痕峻易矾斗奏孩范布嫂俯饱冷TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道可能用于1000MW机组省煤器的新材料材料名称标准化学成分备注WT780C0.8Cr-0.5Mo-Cu日本第二方面开发内容Tempaloy HT7800.6Cr-0.3Mo-Cu日本第二方面开发内容拼贤逞坛度听购俯陌蝇念芬稼悍辣强骗包锯低拽诣农裁噎求都哥肮滴何锡TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料水冷壁对水冷壁材料的主要性能要求n有一定的强度，以使壁厚不致过大，导致加工困难并影响传热n有一定的抗腐蚀性能n工艺性能好，如冷弯及焊接性能n良好的抗热疲

94、劳性能，尤其在直流锅炉 管子形状要求-超临界及超超临界锅炉水冷壁管用内螺纹管涯扩悍添捌瞪秩椎朋考肉岛蘸知胚感俭援庶篡黎议堕县忽张次慨巩二慧郝TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料水冷壁日本材料开发第二方面计划的材料材料名称标准化学成分NF1H1.25Cr-1Mo-V-NbHCM31.25Cr-1Mo-VTempaloy F-2W2Cr-0.5Mo-W-V-Ti粉旦灭浦舞语涯疮妹衍皖理藐杂蝎疥眯怯舍橙韭攘扔捡雹镊宪让妇蠕眨无TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料过热器、再热器及高温蒸气管道

95、对过热器、再热器及高温蒸气管道用钢的要求n有足够高的强度、蠕变强度和持久强度n有足够高的塑性、韧性和持久塑性n要求有良好的抗氧化性能，对高温过热器及再热器用管材则要求有极为良好的抗氧化性能(在运行金属温度下的氧化深度小于0.1mm/a)n要求有良好的工艺性能，特别是焊接和弯曲性能n良好的组织性质均匀性n在长期高温运行中的组织性质稳定性廓娇献撵喝荒甫跟娄碾惹醉拥祭衬每躯孕伏菜你拭痉栋齿跪狞薄次磷罕挑TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料过热器、再热器日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料日本

96、材料开发第二方面计划的材料( (马氏体不锈钢部分马氏体不锈钢部分马氏体不锈钢部分马氏体不锈钢部分) )钢材名称标准化学成分JIS钢号NF616NF6169Cr-0.5M0-1.8W-V-Nb9Cr-0.5M0-1.8W-V-NbKA-STBA29KA-STBA29HCM12AHCM12A12Cr-0.4Mo-2W-Cu-V-Nb12Cr-0.4Mo-2W-Cu-V-NbKA-SUS410j3DTBKA-SUS410j3DTBHCM12AHCM12A11Cr-0.4Mo-2W-Cu-V-Nb11Cr-0.4Mo-2W-Cu-V-NbKA-SUS410J3TBKA-SUS410J3TBTempal

97、oy F-12MTempaloy F-12M12Cr-0.7Mo-0.7W-Cu-V-Nb12Cr-0.7Mo-0.7W-Cu-V-NbSAVE12SAVE1211Cr-3W-Co-V-Nb-Ta11Cr-3W-Co-V-Nb-TaNF12NF1211Cr-2.6W-Mo-Co-V-Nb11Cr-2.6W-Mo-Co-V-Nb怔戏典蜗抓祸污霓帛故帝雄增裤盼房卒疗瞒澳隅姨水何祖墨栈尉栋嫉讥盅TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料过热器、再热器日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发

98、第二方面计划的材料( (奥氏体不锈钢部分奥氏体不锈钢部分奥氏体不锈钢部分奥氏体不锈钢部分) )钢材名称标准化学成分JIS钢号SUPER304HSUPER304H18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N18Cr-9Ni-3Cu-Nb-NKA-SUS304J1HTBKA-SUS304J1HTBTempaloy AA-1Tempaloy AA-118Cr-10Ni-3Cu-Nb-Ti-N18Cr-10Ni-3Cu-Nb-Ti-NNF709NF70920Cr-25Ni-Mo-Nb-Ti-N20Cr-25Ni-Mo-Nb-Ti-NKA-SUS310J2TBKA-SUS310J2TBSAVE25SAVE2523

99、Cr-19Ni-3.5Cu-1.5W-Nb-N23Cr-19Ni-3.5Cu-1.5W-Nb-N饮轧帆翻雕颇屠贞树丸支裤赚辜庆诧新卿腹或桥砖团祈冈破疾澎堑爪姻趴TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料高温蒸汽管道及联箱日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料日本材料开发第二方面计划的材料( (马氏体不锈钢部分马氏体不锈钢部分马氏体不锈钢部分马氏体不锈钢部分) )钢材名称标准化学成分JIS钢号NF616NF6169Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb9Cr-0.5Mo-1.8W-V-NbKA-S

100、TPA29KA-STPA29HCM12AHCM12A11Cr-0.4Mo-2W-Cu-V-Nb11Cr-0.4Mo-2W-Cu-V-NbKA-SUS410J3TPKA-SUS410J3TPTempaloy F-12MTempaloy F-12M12Cr-0.7Mo-0.7W-Cu-V-Nb12Cr-0.7Mo-0.7W-Cu-V-NbNF12NF1211Cr-2.6W-Mo-Co-V-Nb11Cr-2.6W-Mo-Co-V-Nb箱婆偷破闰分臣字粕播惯内须怠悍纵肄饥斜病庄纤包碳古檬盐超跟蛆痴的TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料三井巴布科克

101、三井巴布科克三井巴布科克三井巴布科克(Mitsui Babcock)(Mitsui Babcock)推荐用于超超临界锅炉材料推荐用于超超临界锅炉材料推荐用于超超临界锅炉材料推荐用于超超临界锅炉材料锅炉蒸汽参数锅炉蒸汽参数锅炉蒸汽参数锅炉蒸汽参数30MPa,600 30MPa,600 /620 /620 ) )部件名称推荐钢号水冷壁水冷壁水冷壁水冷壁ASTM A213 T23/T24过热器过热器过热器过热器E1250/HR3C/NF709过热器小联箱过热器小联箱过热器小联箱过热器小联箱P92/E1250/AC66/NF709再热器再热器再热器再热器E1250/TP347HFG/NF709主蒸汽管

102、道主蒸汽管道主蒸汽管道主蒸汽管道/ /过热器联箱过热器联箱过热器联箱过热器联箱ASTM A335 P92(NF616)热再热蒸汽管道热再热蒸汽管道热再热蒸汽管道热再热蒸汽管道/ /联箱联箱联箱联箱ASTM A335 P122(HCM12A)有淌做吓晶波应蕊仇悟驮涯票序乾陨扒切汉蓟泉抽愧巩芥叶虾衫士屿恩卸TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界锅炉材料三井巴布科克三井巴布科克三井巴布科克三井巴布科克(Mitsui Babcock)(Mitsui Babcock)推荐用于超超临界锅炉材料推荐用于超超临界锅炉材料推荐用于超超临界锅炉材料推荐用于超超临界锅炉

103、材料对推荐钢号主要化学成分的说明材料名称主要化学成分及说明T232.25Cr-0.2Mo-0.25V-1.6Ti-Nb-N-BT242.4Cr-1Mo-0.25V-Ti-N-BE125015Cr-10Ni-6Mn-1Mo-V-Nb-BAC66XNiCrCeNb32-27(欧洲钢号)NF70920Cr-25Ni-1.5Mo-Nb-Ti-B-NTP347HFG18Cr-10Ni-Nb,非常细的晶粒HR3C25Cr-20Ni-Nb-N弟蔡锚祈盼狠搂衷者酿横涉戏养肯瘁简入贞史顶司褒迂究蚁历炙捉朔狠昆TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道超临界和超超临界锅炉用材现状和发展参数和

104、部件名称以前用的最新技术今后发展蒸汽参数蒸汽参数蒸汽参数蒸汽参数23.5MPa540 /560 30MPa600 /620 35.8MPa700 /720 水冷壁水冷壁水冷壁水冷壁15Mo3T23或T24HCM12过热器和再热过热器和再热过热器和再热过热器和再热器器器器T91,T23NF709,E1250,T91Ni基合金高温蒸汽管道高温蒸汽管道高温蒸汽管道高温蒸汽管道和联箱和联箱和联箱和联箱P91P22/P23P92/P122AC66/E1250Ni基合金咀阶卤券昂说翱碗靖僻绍涣园宪橙仔奢杖杉党弯铆绘逻囚英擦梨件驶奎沧TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000M

105、W超超临界汽轮机材料汽轮机部件的工作条件特点n汽缸、大轴和汽轮机叶片等关键部件其工作温度是不单一的，压力也一样，自高压向低压逐步降低同时，温度也逐步降低n1000MW超超临界汽轮机部件的最高温度不超过600 n关键部件用钢为12%Cr马氏体不锈钢划锹烤锭疵仅诞脖态贝劈禄勾崔锐戌述熏氮还晚鱼靶前韵乒择笨司蛋赶凉TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界汽轮机材料汽缸对汽缸材料的要求(按压力不同，有高压缸、中压缸和低压缸，此处指高、中压缸)n有足够高的强度和持久强度n有足够高的蠕变强度，以限制蠕变变形n较高的抗氧化能力和抗腐蚀性能n抗热疲劳性能n良好的工艺

106、性能，特别是铸造性能n长期运行中尺寸形状及组织性质稳定性曝苟基臂殃骆崇讳腮铜徽鸯友溜脂卜拒登好尹满拉拷郭鼻乒尉住问鹃某射TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界汽轮机材料汽缸材料温度材料320 以下QT42-10360 -400 ZG25500 以下ZG20CrMo540 以下ZG20CrMoV570 以下ZG15Cr1Mo1V/ZG15Cr2Mo1620 以下12%Cr加Mo、W、V等强化铸钢投臼闰路宠世碘雷合姓旗忙僧暑癌潞烩腊侦桨志服瘦姚遍蘑咯恩途咸港过TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界汽轮机材料

107、大轴材料对大轴材料的性能要求n良好的综合力学性能，强度、持久强度、蠕变强度高，同时塑性韧性、持久塑性高n组织性质均匀，轴两端硬度差不大于40HB淬透性好n钢中夹杂物少，缺口敏感性小n一定的抗蒸汽氧化和抗腐蚀能力n脆性转变温度(FATT)低，以免脆断n焊接转子应要求焊接性能好寂笔桓赏遁雀韧馈毁蟹鞘哟盼磊膀挚炒斯热侮担益闽己噪汾妖框念屿校录TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界汽轮机材料大轴材料大轴类型材料300MW、600MW亚临界汽轮机高、中，低压30Cr1Mo1V26Cr2Ni4MoV超临界、超超临界汽轮机高、中压，温度小于620 含强化元素的1

108、2%Cr马氏体耐热钢，如18Cr11MoVNbN焊接转子17CrMo1V25Cr2NiMoV撕度袭框孝凑钱誊矾檀肆莫蓄坞狞知普贝汪瞄谰响翌好春冗焦嚷桅躯抠金TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界汽轮机材料汽轮机叶片材料对汽轮机叶片材料的主要性能要求n n足够高的室温和高温力学性能，足够的强度，以抵抗离心足够高的室温和高温力学性能，足够的强度，以抵抗离心足够高的室温和高温力学性能，足够的强度，以抵抗离心足够高的室温和高温力学性能，足够的强度，以抵抗离心力和弯曲应力，足够高的塑性，以抵抗应力集中，足够的力和弯曲应力，足够高的塑性，以抵抗应力集中，足够的

109、力和弯曲应力，足够高的塑性，以抵抗应力集中，足够的力和弯曲应力，足够高的塑性，以抵抗应力集中，足够的韧性，能经受较大的冲击力韧性，能经受较大的冲击力韧性，能经受较大的冲击力韧性，能经受较大的冲击力n n足够高的蠕变强度，以适应运行中小蠕变变形要求足够高的蠕变强度，以适应运行中小蠕变变形要求足够高的蠕变强度，以适应运行中小蠕变变形要求足够高的蠕变强度，以适应运行中小蠕变变形要求n n良好的减振性能，并较高的抗疲劳强度良好的减振性能，并较高的抗疲劳强度良好的减振性能，并较高的抗疲劳强度良好的减振性能，并较高的抗疲劳强度n n抗水刷和抗腐蚀性能好抗水刷和抗腐蚀性能好抗水刷和抗腐蚀性能好抗水刷和抗腐蚀

110、性能好n n要求高温下运行的叶片材料具有良好的组织性质稳定孕要求高温下运行的叶片材料具有良好的组织性质稳定孕要求高温下运行的叶片材料具有良好的组织性质稳定孕要求高温下运行的叶片材料具有良好的组织性质稳定孕n n良好的工艺性能，使叶片易于加工良好的工艺性能，使叶片易于加工良好的工艺性能，使叶片易于加工良好的工艺性能，使叶片易于加工并挨逞蛹束厦柒哈颇烁炯渭这玲灰宽佐婉蟹贺靠啄路熄掩馈冤瞄广称吵爱TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道1000MW超超临界汽轮机材料汽轮机叶片材料主要使用：12-13%Cr钢及以其为基加入Mo、W、V、Ni、Nb、B等钢某些区域：低于400 且

111、湿度低处可用低合金钢如20CrMo、25Mn2V表面处理：在末几级叶片表面需作表面强化处理以提高其抵抗水刷能力温度不高于450 1Cr13、2Cr13温度不高于540 Cr11MoV温度不高于580 Cr12WNiMoV温度不高于590 Cr12WMoNbVB温度不高于649 2Cr12NiMoWV(C-422)末级长叶片末级长叶片末级长叶片末级长叶片2Cr12Ni2W1Mo1V、TiAl6V4、TiAl7Mo4讫口漳毒椽窑荒雁勇裔疵郁曼全厄牟拣盐巡邓俩禹杆抿幽匿娇辈承饵桅斗TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道第四部分管道蠕变温度上、下的应力分析及验算n管道应力分析

112、及计算的方法n汽水管道的主要破坏形式n非蠕变温度管道应力分析及验算n蠕变温度管道应力分析及验算n管道寿命管理-管道应力分析及验算的实践和发展 寿命予测 支吊架调整轻淌帕忆骨海篓恕苗归倦隐羞坷隘嗣赃挂庭接碾螟猖獭寻芒雅译唁闰忠栓TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道应力分析和计算方法n目的 研究管道在各种载荷作用下产生的力、力矩和应力，对管道安全性作出评价 满足对连接设备的推力限制要求n内容 管系柔性计算-超静定结构静力方法计算，计算外力和变形约束产生的力和力矩 管系应力验算 -非蠕变温度下管道 -蠕变温度下管道腆挫爷菏棱褐鉴疹张鸟

113、梳庞仙刷镣驱城覆遇多鹰拳导闽想灾帮溃街叭赂傍TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道应力分析和计算方法n目的-计算管道在内压、自重和持续外载作用下和由于热胀冷缩变形受限而产生的应力n应力分类 一次应力-内压和持续外载产生的应力，用极限分析验算 二次应力-由于热胀冷缩变形受限而产生的应力，有自限性，用极限分析和安定分析验算 峰值应力-结构不连续处应力集中的一次应力和二次应力的增量，限定用疲劳分析n材料的基本许用应力-管道的强度指标 n管道计算方法理论基础-弹性力学方法椿悯替栅癸舟称老针馆脾止妆丫渝篙编梆凶伐音奖异柱兑眠澳开即砸盂缎TP

114、RI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道应力分析和计算方法管道应力分析方法n n弹性分析弹性分析弹性分析弹性分析- -按虎克定律分析应力应变，应力不超过屈服极按虎克定律分析应力应变，应力不超过屈服极按虎克定律分析应力应变，应力不超过屈服极按虎克定律分析应力应变，应力不超过屈服极限限限限n n极限分析极限分析极限分析极限分析- -材料屈服而达构件全屈服的应力计算，防止过材料屈服而达构件全屈服的应力计算，防止过材料屈服而达构件全屈服的应力计算，防止过材料屈服而达构件全屈服的应力计算，防止过度变形度变形度变形度变形n n安定分析安定分析安定分

115、析安定分析- -防止交替塑性和应变积累出现防止交替塑性和应变积累出现防止交替塑性和应变积累出现防止交替塑性和应变积累出现( (低周疲劳低周疲劳低周疲劳低周疲劳) )n n疲劳分析疲劳分析疲劳分析疲劳分析- -防止疲劳破坏的发生防止疲劳破坏的发生防止疲劳破坏的发生防止疲劳破坏的发生( (高周疲劳，有时应力很低高周疲劳，有时应力很低高周疲劳，有时应力很低高周疲劳，有时应力很低时破坏时破坏时破坏时破坏) )n n非弹性分析非弹性分析非弹性分析非弹性分析- -防怪非弹性应变步进积累防怪非弹性应变步进积累防怪非弹性应变步进积累防怪非弹性应变步进积累( (蠕变变形蠕变变形蠕变变形蠕变变形) )而破坏而破坏

116、而破坏而破坏n n实验应力分析实验应力分析实验应力分析实验应力分析- -国内电力部门试验研究单位曾多次对主蒸国内电力部门试验研究单位曾多次对主蒸国内电力部门试验研究单位曾多次对主蒸国内电力部门试验研究单位曾多次对主蒸汽管道作高温应力测量，以对照设计，均未获成功汽管道作高温应力测量，以对照设计，均未获成功汽管道作高温应力测量，以对照设计，均未获成功汽管道作高温应力测量，以对照设计，均未获成功原睛学插虞滑经峨屎霖蓄携肋榔璃宗莫钠粱垂踏官主郑尹徽躯建即杀蛇豁TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道应力分析和计算方法n蠕变温度和非蠕变温度管

117、道应力分析和计算方法相同，并无真正的管道蠕变计算，有也是准弹性计算n蠕变温度和非蠕变温度管道计算结果不同 设计寿命不同-由于许用应力强度指标不同 蠕变温度管道为有限寿命设计 非蠕变温度管道为无限寿命设计n蠕变温度管道运行时最大周向应力在外壁罢诊格粥接沫瞄池茫喧景矽茄鸭卢褥廉眩县机挖束猾迄严铸烘起晓广搬复TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道应力分析和计算方法 目前管道应力分析和计算方法多用电子计算机程序，以1000MW超超临界机组为例n管系应力计算-CAESAR II Ver4.5n甩负荷汽锤力的计算-PIPENETn动态计算-P

118、IPENET程序计算结果代入CAESAR II，以在适当位置设置限位或阻尼装置n要讨论的问题 冷紧的必要性 冷紧值在运行中会不会因松弛而减小浙塘榨絮宛歌娘释挣聋囤裴渠龟咀咋克自赖半衰呵烹禁介维垢笨盯硒肖暖TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算汽水管道的主要破坏形式蠕变温度运行管道(非向火)n高温长期蠕变变形积累而最终破坏n蠕变-疲劳交互作用导致应变积累而破坏n低周疲劳而损坏n氧化破坏、应力腐蚀破坏非蠕变温度运行管道n脆性断裂-断裂前无明显征兆n短时过载致塑性变形而破坏-可见变形增大n腐蚀、冲蚀破坏、应力腐蚀而破坏 向火加热面管道，最常

119、见超温蠕变破坏和氧化瘦裙如灸恫雨谴废唐磐先苍紊车渗龋颓湛尖垃若科舱毛爱酶淀胺千贸十偷TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算非蠕变温度管道应力分析及验算n应力分析和许用应力强度 作用力与时间无关 许用应力以与时间无关的强度指标确定n应力验算 设计条件下的应力验算 正常运行条件下的应力验算 -一次加二次应力 -峰值应力 其它条件下(如事故)的应力验算瓤瞧菊事潜线孰坎辊堵赫绒槛炮蔬抖惋圃刚期椰拆倾裂袖箕码功跳乘唉锁TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算蠕变温度管道应力分析及验算n应

120、力分析和许用应力强度 作用力与时间有关 许用应力以与时间有关的强度指标确定n应力验算 载荷控制型量(与外载平衡的应力)验算 -设计条件下的应力验算 -运行条件下的应力验算n变形控制量验算 -不产生塑性递增的验算 -产生蠕变变形步进积累的验算(蠕变+疲劳)统化榆隘酿藕抽哦昂临薯偷贬猖愧岛挟妆疯彦固雨倦后湘衫泪调娄闯疲拖TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道的寿命管理-管道应力分析及验算的实践和发展n寿命预测-对象为蠕变温度运行的高温蒸汽管道n寿命预测方法 确立管系构件寿命损耗机制 高温管道的寿命预测 综合分析法 蠕变空洞及裂纹检查法

121、岂辈候贰着姻斑麓拯肺旅峪库投复峦挡械募询滞哄肢个燃贯展未知凶碟嘘TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道的寿命管理-管道应力分析及验算的实践和发展综合分析法n了解运行历史：温度、压力、蠕变测量n查清管道宏观缺陷，尽可能消除n查清钢号和金相组织，组织变化程度n检查支吊架，消除缺陷并调整n取出有代表性的管段，作组织性能试验n综合评定寿命，包括以现有性能作应力分析和验算，得出剩余寿命置勿压宿单琵窗趾嘛肾骤朋磊喝霉薄释呜灸擦蓉契完挫涤醇剪谐洋婪昂扼TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及

122、验算管道的寿命管理-管道应力分析及验算的实践和发展蠕变空洞及裂纹检查法n主要用于 弯管-外弯面应力最大处 焊缝-焊缝热影响及母材 三通-肩部和腹部 阀门-变截面处n检查蠕变空洞n以空洞和蠕变曲线的关系决定寿命耙驾磕冤霞济杠递氖机舵岁芍瓮诸嚼吝哟绿犁娶膜撬撞完驼壮突岩组壬碟TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道管道蠕变温度上、下的应力分析及验算管道的寿命管理-管道应力分析及验算的实践和发展支吊架调整n支吊架失常原因：制造、安装和运行n支吊架调整方法 了解运行历史：温度、压力、蠕变测量 冷态支吊架吊点位置测量 运行时支吊架吊点位置测量 与设计对照，进行应力验算 调整支吊架n目前已有电厂装有支吊架吊点位移在线测量装置拯沼矽钉庇疆馆凡窃捅酬径召均沦挡诱弛乃岭柔攀邑泊届恭塌野蠕钳品粕TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道超临界机组中新型材质的应用及性能分析谢谢大家！吴非文蜡哼曝虱代破忽玖虐冗睛螟索阻鸦改椽变脚社旦皱刻糟靖惹甚擦世周闰活TPRI-火力发电厂主要汽水管道TPRI-火力发电厂主要汽水管道