程世长__我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,我国高端锅炉耐热钢和合金的发展趋势,程世长 刘正东 包汉生,钢铁研究总院,2010-11-28,温州,2,目录,1.,序言,2.,我国高端锅炉耐热钢的应用情况,3.,我国高端锅炉耐热钢国产化进展,4.,我国高端锅炉耐热钢及合金的发展趋势,3,火电是我国发电的主体。,未来,10,年，我国发电的主力仍然是火电。,高端锅炉耐热钢和合金是,USC,机组中的关键材料,。,表,1,火电装机容量和发电量,发电装机总容量,火电装机容量,总发电量,火电发电量,2009,年,8.7407,亿,kW,6.5205,亿,kW,（,74.6%,）,35964,亿,kWh,29867,亿,kWh,（,83.05%,）,2010,年,9.5,亿,kW(,预测）,7.0,亿,kW,（,73.7%,）,2020,年,16,亿,kW,（预测）,10.5,亿,kW,（,65.6%,）,1.,序言,4,2.,我国高端锅炉耐热钢的应用状况,表,2,超临界和超超临界锅炉主要部件用钢,部件名称,566/566级,600/600级,主蒸汽管道,P91,P92,末级过热器,12Cr1MoVG、T23、,T91、T92、TP347H,T23、T91、T92、,S30432、TP310HNbN,末级过热器集箱,12Cr1MoVG、,P12、P91,P12、P91,末级再热器,12Cr1MoVG、T23、,T91、T92、TP347H,T23、T91、T92、,S30432、TP310HNbN,末级再热器集箱,P11、P12、P91,12Cr1MoVG、P91、P92,水冷壁上部,T2、15CrMoG、T23,T2、15CrMoG、T23,水冷壁下部,T2、15CrMoG,T2、15CrMoG、T23,水冷壁集箱,106C、P12,106C、P12、12Cr1MoVG,5,表,3,超,/,超临界锅炉主要部件用钢,钢,的,种,类,钢号,标准编号,适用范围,用途,工作压力,（,MPa）,壁温（）,集箱、蒸汽管道,565,12Cr2MoWVTiB,GB5310,受热面管子,不限,600,注3,12Cr3MoVSiTiB,不限,07Cr2MoW2VNbB,GB5310,受热面管子,不限,600,集箱、蒸汽管道,不限,575,15Ni1MnMoNbCu,GB5310,集箱、蒸汽管道,不限,450,不限,10Cr9Mo1VNbN,GB5310,受热面管子,不限,650,集箱、蒸汽管道,不限,620,10Cr9MoW2VNbBN,GB5310,受热面管子,不限,650,集箱、蒸汽管道,不限,630,10Cr11MoW2VNbCu1BN,GB5310,受热面管子,不限,650,集箱、蒸汽管道,不限,630,11Cr9Mo1W1VNbBN,GB5310,受热面管子,不限,650,集箱、蒸汽管道,不限,630,不,锈,钢,07Cr19Ni10,GB5310,受热面管子,不限,650,10Cr18Ni9NbCu3BN,GB5310,受热面管子,不限,700,07Cr25Ni21NbN,GB5310,受热面管子,不限,700,07Cr19Ni11Ti,GB5310,受热面管子,不限,650,07Cr18Ni11Nb,GB5310,受热面管子,不限,650,08Cr18Ni11NbFG,GB5310,受热面管子,不限,650,6,表,4,四大管道的选材,7,GB5310-2008,代号,ASME,ASTM,12Cr2MoWVTiB,G102,07Cr2MoW2VNbB,T/P23 HCM2S,CC2199,K40712,10Cr9Mo1VNbN,T/P91 HCM9S,K90901,10Cr9MoW2VNbBN,T/P92 NF616,CC2179,K92460,10Cr11MoW2VNbCu1BN,T/P122 HCM12A,CC2180,K91271,07Cr18Ni11Nb,TP347H,CC2196,34709,08Cr18Ni11NbFG,TP347HFG,CC2159,34710,10Cr18Ni9NbCu3BN,Super304H,CC2328,30432,07Cr25Ni21NbN,HR3C,CC2115,31042,表,5,我国目前,USC,机组用耐热钢钢号,8,3.,高端锅炉耐热钢国产化进展,火电高端耐热钢国产化历经,20,年（,1990,年,-2010,年）,火电高端耐热钢国产化由电力、钢铁、机械三大行业共同合作完成,火电高端耐热钢国产化是在陆燕荪副部长、陆元昌副部长、徐英男主任、,杨富主任及三大行业各方主管领导的指导和大力支持下进行的,三大行业的科研院校、钢厂、钢管厂、锅炉厂、电厂几十家企业共同合,作，完成了研制：,（,1,）钢的成分优化研究,（,2,）热处理制度对组织和性能影响的研究,（,3,）马氏体钢中,-,铁素体成因及对性能影响的研究,9,（,4,）高温长时时效过程中组织演变及对力学性能影响的研究,（,5,）钢的失效机理和强化机理的研究,（,6,）冶金工艺、热加工工业和制管工艺的研究,（,7,）焊接性能和焊接工艺的研究,（,8,）抗高温蒸汽腐蚀和灰腐蚀性能的研究,（,9,）钢管喷丸工艺及性能研究,（,10,）钢管低周疲劳性能的研究,（,11,）电厂钢管使用后性能检测和组织演变的研究,（,12,）电厂钢管服役寿命预测研究,（,1,）,T/P23,钢管供应企业：,T23,热轧管：宝钢,T23,冷轧管：宝钢上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管,厂、武进钢管厂、华新丽华钢管厂、久立钢管厂、常宝,钢管厂、长城钢厂,P23,冷轧管：诚德钢管厂、天津钢管厂、成都钢管厂,10,国产化后钢管供应能力：,（,2,）,T/P91,钢管供应企业：,T91,热轧管：宝钢,T91,冷轧管：上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、武,进钢管厂、华新丽华钢管厂、久立钢管厂、常宝钢管厂、,长城钢厂,P91,钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、,宏润集团、天津钢管厂、成钢钢管厂、齐齐哈尔北方机,器有限公司,P91,弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天津,金鼎公司、阜新电力修造厂,11,（,3,）,T/P92,钢管供应企业：,T92,热轧管：宝钢,T92,冷轧管：上海钢管厂、诚德钢管厂、宜兴钢管厂、,武进钢管厂、久立钢管厂,P92,钢管：诚德钢管厂、北方重工集团、武汉重工集团、,宏润集团,P92,弯头、三通、变截面钢管：北京国电富通公司、天,津金鼎公司、阜新电力修造厂,12,（,4,）,TP347H,和,TP347HFG,钢管供应企业：,宝钢、宜兴钢管厂、武进钢管厂、久立钢管厂、长城,钢厂、太钢,（,5,）,Super304H,钢管供应企业：,宝钢、宜兴钢管厂、武进钢管厂、久立钢管厂、华兴,丽华钢管厂、长城钢厂、太钢,（,6,）,HR3C,钢管供应企业：,久立钢管厂、太钢,具备供坯单位：宝钢、长城钢厂、太钢,13,国产化的成果：,（,1,）国产化保证了中国电力高速发展的建设进度：,近几年，中国每年以,1,亿,kW,递增，国外钢管供应不上，,依靠国产钢管保证。,（,2,）国产化成功后使钢管价格大幅度下降：,T91,、,Super304H,、,HR3C,钢管国产化后价格下降一半，其,它钢管也大幅度下降。,（,3,）国产化的成功促进了民族工业的提升和迅猛发展，打破,了国外垄断局面，振奋了民族精神，提升了研发能力、,企业装备生产线和产品水平，造就了高水平的科研和生,产队伍。,14,4.,我国高端锅炉耐热钢及合金的发展趋势,4.1,根据,USC,机组参数讨论发展趋势,表,6,根据,USC,机组参数选材（预测）,15,机组参数（预测）,主蒸汽管，集箱用材,过热器，再热器用材,26MPa,，,600/600,T/P91,、,T/P92,、,P122,TP347H,、,TP347HFG,、,Super304H,、,HR3C,28MPa,，,625/625,T/P92,、,VM12,、,NF12,、,SAVE12,、,MARBN,、,G112,、,G115,TP347HFG,、,Super304H,、,HR3C,、,XA704,、,NF709,28MPa,，,650/650,NF12,、,SAVE12,、,MARBN,、,G112,、,G115,HR6W,、,HR35,、,Sanicro25,、,GH2984,、,G110,、,SAVE25,、,18Cr-30Ni-3Nb,35MPa,，,700/700,HR6W,、,HR35,、,Sanicro25,、,GH2984,、,G110,In-740,、,In-617,、,Nimonic263,、,In-625,、,Haynes230,（,1,）,28MPa,、,600,/600,参数机组,:,根据目前玉环、邹县等近,50,台,USC,机组的建造和近四年的运行情况，以上选材料的钢管使用，总体情况良好，因此，该机组选材是合适的。,（,2,）,28MPa,、,625,/625,参数机组,:,在,26MPa,、,600,/600,USC,参数机组,运行平稳的基础上有可能把机组参数提升到,28MPa,，,625,/625,，从目前材料情况也是可能的，主蒸汽管道和集箱材料采用,P92,，过热器和再热器采用,Super304H,，,HR3C,和,NF709,，而,SAVE25,钢无业绩，至今未纳入,ASME,，缺少持久强度数据。,16,表,7,主蒸汽管道和集箱选材持久强度（,10,5,h,，,MPa,）对比,17,标准,试验温度,P91,P911,P122,P92,VM12SHC,SAVE12,GB5310-2008,620,73,71,98,107,630,63,86,95,625,68,92,101,ASME Code Case,621,69.3,CC2327-1,75,CC-2180-4,92.1,CC2179-6,649,46.5,61.1,625,62.4,70.9,87.7,60,100,110,表,8,马氏体耐热钢性能对比,18,P92,(0.10C-9Cr-1.8W-MoVNbNB),625,持久强度基本满足要求，抗蒸汽腐蚀性能处于临界状态，可以作为一个方案。,VM12SHC,（欧洲）,(0.12C-11.5Cr-1.5W-1.5Co-MoVNbNB),625,小管持久强度,10,5,h,约,70MPa,（有,2,万,h,数据），大管（,40635,）约,60MPa,，与,P911,钢水平相当，抗蒸汽腐蚀性能优于,P92,。,NF12,（欧洲）,(0.08C-11Cr-2.6W-2.5Co-MoVNbNB),抗蒸汽腐蚀性能优于,P92,。仅有,650,持久曲线，,1,万小时后强度低于,P92,，,650,，,1000hr,后持久强度迅速下降。,SAVE12,（日本）,(0.10C-11Cr-3W-3Co-VNbN-Ta-Nd),抗蒸汽腐蚀性能优于,P92,。,10,5,h,持久强度，,625,约,115MPa,，,650,约,75MPa,，曲线表明，,5000hr,后与,P92,持平，,Nd,是有害元素，,Ta,昂贵。,MARBN,（日本）,（,0.08C-9Cr-3W-3Co-VNbN-0.014B,）,缺,625,持久强度。,65010,5,hr,达,80MPa,，已试制管,47065mm,。,G112,（中国）,11Cr-3W-3Co,类型,缺,625,持久强度。钢管,650,，,120MPa,，持久试验，,7000hr,，高于,T/P92,钢，有希望达到,MARBN,钢水平，抗蒸汽腐蚀性能优于,P92,。,19,图,1,Creep rupture strength of piping test steels NF12,SAVE12 and VM12 as a funct