超超临界机组用国产新型耐热钢及其焊接材料
超超临界机组的金属材料介绍
超超临界机组的金属材料介绍1.1概述以亚临界火电机组的电厂净效率为基值，蒸汽参数为25MPa/540℃/560℃的超临界火电机组电厂净效率比亚临界火电机组的电厂净效率高 1.6%；27MPa/580℃/600℃超临界火电机组电厂净效率比25MPa/540℃/560℃的电厂净效率高 1.3%；30MPa/620℃/640℃超临界火电机组电厂净效率比27MPa/580℃/600℃超临界火电机组电厂净效率高1.3%；30MPa/700℃/720℃超临界火电机组电厂净效率比30MPa/620℃/640℃超临界火电机组电厂净效率高1.6％。
这符合热力学所指出的：热机的初参数越高，效率就越好。
因此，随着科技进步，人们不断地在开发更高参数的超临界火电机组。
然而，机组参数的提高，受制于耐高温材料的开发与制造，随着蒸汽参数的提高就要应用更能耐高温的材料。
早在50年代末，美国就投运了参数为31MPa/621℃/566℃/566℃的Philo6号和参数为34.5MPa/ 649℃/566℃/566℃的Eddystonel号超超临界机组。
这二台机组采用的参数由于超越了当时的材料制造水平，投运后多次出现爆管事故和严重的高温腐蚀等材料问题，不得不降参数运行。
原苏联首台超临界机组参数为23.5MPa/580℃/565℃，运行后也多次出现材料方面的问题，不得不把参数降到23.5MPa，540℃/540℃运行。
日本发展超临界机组，很注重材料的研究与开发，机组参数稳步推进，超临界、超超临界机组得以顺利发展。
上世纪80年代以来，欧洲、美国、日本在超超临界发展计划中，首先实施材料开发的计划。
由此可见材料是发展超超临界机组的关键。
20世纪50年代初，日本从欧美引进锅炉用碳钢、钼钢、铬铝钢、18-8型不锈钢和转子用CrMoV钢，从1981年开始分两个阶段实施超超临界发电计划。
第一阶段把蒸汽温度从566℃提高到593℃，第二阶段目标是650℃。
超超临界发电机组SUPER304H焊接过程控制探讨论文
超超临界发电机组SUPER304H焊接过程控制探讨[摘要] super304h是一种新型的奥氏体不锈钢，目前已广泛应用于高参数、大容量的超超临界机组。
针对此材料的特点，分析了焊接过程中容易出现的各种缺陷及产生缺陷的原因，提出了焊接过程中需重点控制的事项。
[关键词] super304h焊接缺陷过程控制1.引言高参数、大容量超超临界发电机组因其具有较高的热效率和较低的污染物排放而备受青睐，而制造高参数、大容量超超临界锅炉必须要解决相应的材料问题。
super304h是住友钢铁公司开发的一种高温强度高、耐氧化、能长期服役、经济的奥氏体不锈钢，目前已在大容量超超临界机组锅炉中已经得到广泛的应用。
super304h 由于进入国内时间较晚，国内焊工对其性能了解不足，焊接质量一直难以达到较高的水平，由此带来了返修困难、工期延误、成本大量增加等问题。
以下对super304h焊接时容易出现缺陷及相应的过程控制措施进行探讨。
2.焊接时出现的缺陷及原因分析2.1super304h焊接时主要出现的缺陷为未熔合、气孔、内凹、未焊透、根部成型不佳等，统计如表1。
2.2原因分析2.2.1 施工人员施工人员对于super304h材料接触较少，对其材料性能不了解，没有熟练掌握其焊接特性。
2.2.2焊接母材super304h钢是一种改良高碳18cr-8ni类不锈钢而开发出的新型奥氏体耐热钢。
与传统的tp304h类钢相比，其主要合金化措施是在材料中加入了大约3%铜，以及少量的铌和氮元素，使该钢在服役时产生微细弥散、沉淀与奥氏体内的富铜相，并与其互相密合[1]；该富铜相与nbc、nbn、nbcrn和m23c6一起产生极佳的强化作用。
同时该钢提高了碳的含量范围；其它的微合金化还包括微量的铝和硼元素的加入。
该钢不含贵重的mo、w等贵重元素且其许用应力较目前常用的sa213tp347h高约20%[1]，在锅炉上的应用能减薄钢管壁厚，降低锅炉制造成本。
某1000MW级超超临界火电机组焊接施工技术探讨
某1000MW级超超临界火电机组焊接施工技术探讨SA213TP310HCbN(HR3C)、CodeCase 2328(SUPER 304H)、SA213 TP347H 、SA335P91(SA213T91)、SA213T122、SA335P92等鋼种在焊接上有比较大的难度。
因此在焊接方案应采取相应的措施。
标签：P92;SUPER 304H;规格很大;焊接1 1000MW级超超临界火电机组特点1.1 该机组每台锅炉现场焊口估算数量见下表1.2 管道规格很大其中,主蒸汽1/2管规格为ID349×87/ SA335P92,后屏出口集箱规格为Φ406.4×88.9/ SA335 P91,末过进口集箱Φ558.8×107.95/ SA335 P91,末过出口集箱Φ内径270×110(min.)/SA335 P92,末过出口管道Φ内径357×90(min.)/SA335 P92,末级再热器出口集箱Φ914.4×76.20/SA335 P92,省煤器出口集箱Φ609.6×122.2/ SA-106C。
1.3 采用了大量的新钢种其中,在分隔屏过热器、后屏过热器、末级过热器、末级再热器和主蒸汽部件上使用了不锈钢HR3C(SA213TP310HCbN)、SUPER 304H(CodeCase 2328)、SA213TP347H和新型马氏体耐热钢SA335P92 、SA213T122,它们均为1000MW 级超超临界火电机组锅炉用新型钢材,这些新型钢种在焊接上有比较大的难度,焊接时应首先从焊接工艺评定出发。
1.4 焊接施工环境(1)该机组位于我国南部沿海,下半年温暖多雨,且受台风影响,暴雨频繁。
多年平均气温为21-23℃;相对湿度的多年平均值为79%。
(2)针对该机组所处地气候条件,进行焊接施工时,应有如下注意事项:①露天进行焊接施工时,必须作好挡雨、挡风措施。
700℃超超临界机组用国产新型耐热钢及其焊接材料解析
二、USC机组是我国火电发展的必然趋势
电力是一种应用广泛，使用方便的清洁能源。 电力是二次能源，它是由煤炭、石油、天然气、 水利、核能以及风力等转换而成的。电力在终 端能源总构成中所占的比例已成为衡量一个国 家现代化程度的重要标志。
2019/8/28
我国一次能源结构的特点是:“富煤、贫油、少 气”，我国能源以煤碳为主，我国煤炭消费占 一次能源的70%，远高于世界平均约30%的水 平。预计全国发电装机容量到2020年为18亿 千瓦，其中火电将从目前占总容量的75%左右， 下降为66%，水电占22.7%，核电、风电等新 能源约占11.3%。
2019/8/28
四、完善600℃USC机组的关键技术—— 新型耐热钢的开发、焊接及热处理
USC机组就是通过提高火电机组锅炉蒸汽温度、 压力参数提高机组效率，特别是温度参数对效 率的影响更为显著，而提高蒸汽参数遇到的主 要关键技术是金属材料及焊接材料的耐高温、 高压及焊接和热处理问题。
2019/8/28
2019/8/28
(1).开展新型耐热钢合金化机理、力学性能、强韧化机 理、高温持久强度、抗烟气腐蚀、抗蒸汽氧化及寿 命评估方面的研究工作。
(2).开展新型耐热钢，经过长期高温运行后，钢材显微 组织及性能变化规律的研究。
(3).开展新型耐热钢异种钢焊接接头早期失效机理研究。 (4).进一步研究和掌握P91钢管的合金化、强韧性强化
P91 Al672B70CL32
P92/P122/E911 A691Cr1-1/4CL22
再热热段 给水管道
P91 WB36
P91/P92 WB36
2019/8/28
为了更好的发展SC、USC机组，在大量引进 国外先进的新型耐热钢的过程中，要加快国产 新型耐热钢的开发，为了确保USC机组的稳步 发展，应开展以下几方面的试验研究工作。
李益民620超超临界机组选材
2020/4/23
16
二、620℃机组锅炉高温部件用钢
Sanicro 25钢的105h持久强度（MPa）
温度，℃ 500
550
600
650
700
750
800
Sanicro 25 405
325
230
155
95
50
25
NF709
302
206
137
88
55
Super304H
117
71
HR3C
160
103
280 167 257 192 249 203 258 183 239 196 222 177 201 167
国外管样 显微硬度均值（HV0.2）
311 175 338 201 302 186 286 192 275 203 239 182 191 173
结果：国产管样经650℃保温2h其喷丸硬化层的硬度就降到了企标规定值之下，国外管样经750℃保温 2h喷丸硬化层的硬度虽然也下降但仍基本满足企标的要求，表明国外喷丸管的短时抗高温软化能力比 国产喷丸管高100℃以上。
2020/4/23
7
二、620℃机组锅炉高温部件用钢
Super 304H 的喷丸
Super 304H国产喷丸与国外喷丸效果比较 国产喷丸管样：喷丸硬化层的碎化晶层较薄，局部不连续，硬化层厚度和硬 度分布不均匀。 国外喷丸管样：喷丸硬化层的碎化晶层较厚且均匀，其硬化层的厚度和硬度 分布均匀性都优于国产管样。
主要内容
一、620℃机组发展概况
二、620℃机组锅炉高温部件用钢
三、620℃机组汽轮机高温部件用钢
四、高温部件用钢的国产化现状
五、结语
超临界锅炉TP347HFG的焊接性能及焊接工艺初探
超临界锅炉TP347HFG的焊接性能及焊接工艺初探文中对TP347HFG钢的焊接性能进行了分析，明确了其常见的焊接缺陷，选择镍基焊材ERNiCr-3和匹配焊材ER347进行焊接，并探索出了相应的焊接工艺，主要包括：坡口打磨、对口间隙控制、根部充氩保护、层间温度控制等措施，有效防止了焊接缺陷的产生，取得了良好效果，为从事发电厂类似焊接项目的工程技术人员提供了参考。
标签：TP347HFG钢；焊丝ERNiCr-3；焊丝ER347；冲氩保护0 引言TP347HFG是日本住友公司针对TP347H存在的烟汽侧管子在热循环作用下会产生氧化层剥落、进而在弯管处产生阻塞导致过热的问题及失效和剥落的氧化物会被带入汽轮机，使汽轮机产生严重的侵蚀的问题进行了改进，采用与TP347H 不同的加工制造、热处理工艺，利用微细的铌碳化物（NbC）的溶解和沉淀机理，采用新的、较高的固溶处理温度使得TP347H的晶粒大大的细化。
从而使该钢室温、高温力学性能与TP347H基本相同，而持久强度比ASME规范的规定值高约20%，比常规的TP347H钢管有更优良的可焊性及焊接接头的抗疲劳性，且抗晶间腐蚀性能明显提高、组织稳定性和抗氧化及剥离性能也得到显著的改善，总之其综合性能明显优于TP347H。
山西河曲发电厂2×350MW超临界锅炉高温过热器和高温再热器管屏广泛选用TP347HFG钢。
1 TP347HFG的焊接性分析TP347HFG属于典型的奥氏体不锈钢，其有优良的熔化焊接特性，焊接形成的接头在不进行任何热处理的情况下具有良好的塑性和韧性，因此TP347HFG 无冷裂倾向，焊前不需要预热。
但奥氏体钢的熔点低、热导系数小、受热时膨涨系数大，焊接时在高温熔池的影响下，容易在焊缝中形成粗大的铸态组织，并产生较大的应力和变形等，因而应注意控制焊接热输入和层间温度。
如果焊材选择或焊接工艺不合理，极易形成根部氧化、热裂纹、高温脆性裂纹等缺陷。
超超临界机组锅炉用新型耐热钢的焊接
高 蒸 汽 温 度 超 过 了 ６ ０ ｏ 蒸 汽 压 力 超 过 ２ ａ 而 ０ Ｃ， ５ ＭＰ ， 且 还 在 不 断 升 高 ， 这 有 赖 于 耐 热 钢 的 发 展 。 目前 应 但
用 于 超 超 临 界 锅 炉 的 新 型 马 氏 体 耐 热 钢 有 Ｔ Ｐ ｌ ／ｇ、
Ｔ Ｐ ２ ＮＦ １ 、 ９ １ Ｔ ＰＩ２（ ／ ９ （ ６ ６） Ｅ １ 、 ／ ２ ＨＣＭ１ Ａ） ， 氏 体 ２ 等 奥
度 小 于 ５ ３ｏ ９ Ｃ。Ｔ Ｐ ２和 Ｅ １ ／９ ９ １是 在 Ｔ Ｐ ｌ耐 热 钢 基 ／ｇ
能 够 完 全 溶 解 在 奥 氏体 中 ， 随 后 的 热 过 程 中未 溶 解 在
的沉 淀相 发 生 粗 化 ， 成 这 一 区 域 的强 度 降 低 。 软 化 造 对 短 时 高 温 拉 伸 强 度 影 响不 大 ， 会 降 低 持 久 强 度 ， 但 长 期 高 温 运行 后 ， 软 化 区会 产 生 Ⅳ型 裂 纹 。焊 接 线 在
础上 发 展 起 来 的 新 型 耐 热 钢 ， 中 Ｔ Ｐ ２是 在 Ｔ Ｐ ｌ 其 ／９ ／ ｇ
能量 、 预热 温度 对 软 化 带 影 响较 大 。焊 接 线 能 量不 宜
过 大 ， 热 温 度 不 能 过 高 。软 化 区 宽 度 越 窄 ， 拘 束 预 其 强 化 作 用 越 强 ， 化 带 的影 响越 小 。 软 （ ）焊 接 冷 裂 纹 。冷 裂 纹 是 在 焊 后 冷 却 过 程 中 ， ３ 在 Ｍｓ 以下 的温 度 范 围 内形 成 的 一 种 裂 纹 ， 称 延 点 又 迟 裂 纹 。 产 生 这 种 裂 纹 的 三 要 素 为淬 硬 组 织 、 元 素 氢
临界机 组用新钢种的焊接性能、 化学成分、 焊接接头的组织、 蠕变性能和典型的失效方式等。
2023年认证考试超超临界机组钢材焊接技术介绍
目录1前言................................................. 错误!未定义书签。
2SA335-P92钢的焊接 ........................... 错误!未定义书签。
2.1概述 .................................................................... 错误!未定义书签。
2.2P92钢化学成份及性能特点................................... 错误!未定义书签。
2.3P92钢焊接的重点及难点 ...................................... 错误!未定义书签。
2.4P92钢的焊接工艺................................................. 错误!未定义书签。
2.5P92钢现场的安装焊接.......................................... 错误!未定义书签。
3新型奥氏体钢的焊接 ........................... 错误!未定义书签。
3.1概述 .................................................................... 错误!未定义书签。
3.2新型C R、N I 纯奥氏体钢焊接控制的难点 .............. 错误!未定义书签。
3.3四种新型奥氏体钢焊接裂纹敏感性的比较 ........... 错误!未定义书签。
3.4影响C R-N I 奥氏体钢应力腐蚀的因素.................... 错误!未定义书签。
3.5焊接新型奥氏体钢的工艺原则 ............................. 错误!未定义书签。
3.6焊接工艺评估 ...................................................... 错误!未定义书签。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2020/6/24
一、概述
我国是全球除美国以外的第二大电力生产国与 电力消费国。2011年，我国用电量持续增长， 电力规模继续增大，结构有所改善，质量和技 术水平进一步提高，节能减排成效显著。截至 2011年底，全年全国发电量47217亿千瓦时， 发电装机容量达到10.56亿千瓦；其中，火电 装机容量7.65亿千瓦，水电装机容量2.30亿千 瓦，核电装机容量1250万千瓦，风电并网装 机容量4505万千瓦。
2020/6/24
我国电力发展的基本方针是:提高能源效率， 保护生态环境，加强电网建设，大力开发水电， 优化发展煤电，安全、高效发展核电，适度发 展天然气发电，鼓励新能源发电。优化发展煤 电，主要是提高燃煤发电机组的效率和减少污 染物的排放。
2020/6/24
发展燃煤发电机组，烟气排放中会有更多的 SOx、 Nox和CO2，并排出大量的灰渣和污水。 给人类带来四大环境问题：温室效应、酸雨、 臭氧层破坏和大气污染。
我国在运的33台1国大力发展USC机组的必然 性和正确性
2020/6/24
三、我国超超临界机组的发展现状
超超临界火电机组是世界上成熟先进的发电技 术，目前主蒸汽/再热气温度为600℃的超超临 界机组供电效率可达44~45%，在经济发达国 家中广泛应用并得到了显著的节能和减少污染 的效果，并且正进一步向更高参数方向发展。
2020/6/24
进入21世纪，中国加大了超超临界发电技术的 开发力度，加快了超超临界发电机组的建设步 伐。原国家电力公司在2000年针对当时国际 上燃煤发电技术的发展趋势，并结合我国的具 体国情提出“超超临界燃煤发电技术”课题。
2020/6/24
课题研究的目的是：在立足于通过国际市场采 购已商业化的耐热金属材料的基础上确定我国 建设超超临界机组的技术路线，推动我国发电 行业的技术升级。该项目获得了国家科技部和 国家发改委的支持，科研项目被列入国家“十 五”高科技计划（863计划）。华能玉环工程 被列为依托工程。
完善600℃、开发700℃超超临界机组 用国产新型耐热钢及其焊接材料
2020/6/24
摘要：
本文简要概述了中国电力工业发展的现状，论述了超 超临界（USC）技术是未来我国火电机组的主要发展 方向。指出了发展超超临界机组的关键技术之一是金 属材料和焊接材料耐高温、高压及焊接和热处理问题。 完善600℃、开发700℃超超临界机组用国产新型耐热 钢及其焊接材料，使超超临界发电技术成为我国火电 发展的主流和强项。
2020/6/24
优化发展煤电，提高火电机组效率、减少污染 的洁净煤发电技术有：循环流化床（CFBC）、 增压流化床（PFBC）、整体煤气化联合循环 （IGCC）及超临界（SC）与超超临界 （USC）。但是，CFBC、PFBC、IGCC等技 术处于试验或示范阶段，在我国近期广泛发展 是不现实的。
2020/6/24
电力装机容量和全年发电量均占世界第二位， 这标志着我国电力工业上了一个新台阶。我国 电力工业取得了举世瞩目的成就，有力地支撑 了国民经济快速健康发展对电力的需求。
2020/6/24
2011年，全国在运百万千瓦超超临界火电机组已经达 到40余台。其中宁夏灵武电厂二期工程百万千瓦机组 是世界上首个百万千瓦超超临界空气冷却发电机组项 目，将促进我国富煤、贫水地区电力工业的可持续发 展。虽然我国USC机组的发展取得了举世瞩目的发展， 但USC机组用高温高强度钢材、焊材国产化研制和应 用性能研究工作薄弱，因此，完善600℃、开发700℃ 超超临界机组用钢和焊材及其性能随温度、使用时间、 变化规律的研究，已成为发展 USC技术的关键。
2020/6/24
从以上电源结构发展情况可以看出，火电比重 随核电、可再生能源比重的增加而减少，但到 2020年前，我国以火电为主的电源结构不会 发生根本改变，火电将在相当长时期内占据主 导地位。
由于我国一次能源以煤炭为主，所以我国的能 源发展政策是煤为主体，电为中心，保障社会 经济的可持续发展。
2020/6/24
截止到2011年底，在运行的1000MV超超临界 机组已达40余台，中国已经成为世界上拥有超 超临界机组最多的国家。也因此是积累超超临 界机组的设计、制造、安装和运行经验丰富的 国家。
2020/6/24
2020/6/24
从技术难度和现实性看，SC和USC配以常规 的烟气净化装置已公认是一种洁净煤发电技术， 是优化煤电结构的主要方向。符合当前中国的 实际情况。所以超（超）临界机组是我国火电 机组的主要发展方向。
2020/6/24
国家科技部863计划“超超临界燃煤发电技术” 课题研究结论：推荐现阶段我国发展超超临界 机组，其参数为P=25MPa~28MPa，T＝ 600℃ /600℃ ，一次再热。
2020/6/24
二、USC机组是我国火电发展的必然趋势
电力是一种应用广泛，使用方便的清洁能源。 电力是二次能源，它是由煤炭、石油、天然气、 水利、核能以及风力等转换而成的。电力在终 端能源总构成中所占的比例已成为衡量一个国 家现代化程度的重要标志。
2020/6/24
我国一次能源结构的特点是:“富煤、贫油、少 气”，我国能源以煤碳为主，我国煤炭消费占 一次能源的70%，远高于世界平均约30%的水 平。预计全国发电装机容量到2020年为18亿 千瓦，其中火电将从目前占总容量的75%左右， 下降为66%，水电占22.7%，核电、风电等新 能源约占11.3%。
2020/6/24
从2003年起，我国发电设备制造企业与国外 制造商合作，引进大型超超临界火电机组技术。 上海、哈尔滨和东方三大动力集团分别从西门 子、三菱以及日立公司等引进了超超临界技术。 2006年11月、12月采用引进技术生产的 1000MV超超临界火电机组分别在玉环电厂、 邹县电厂成功投运，标志着我国电力设备的制 造水平跨上了一个新的高度。