文档介绍：TPRI
超(超)临界机组材料
应用中的新问题
周荣灿
西安热工研究院有限公司
Thermal Power Research Institute
内容提要

T P R I
1
材料是机组参数提高的基础
o 超临界机组
n 材料与亚临界机组相比没有质的区别,大部分
材料在亚临界机组中都有使用经验。
n P91、TP347H等材料使用更普遍,使用温度更
高
o 超超临界机组
n 材料有明显的变化(新型马氏体、奥氏体耐热
钢)。
T P R I
材料与参数的关系
o 566℃常规不锈钢应用极限
o 580℃ P91应用极限
o 620℃ P92应用极限
o 650℃下一代铁素体钢应用极限
o 700℃高温合金
T P R I
2
电厂耐热金属的分类
l 铁素体/马氏体耐热钢
o 热膨胀系数低,热导率高,成本低,适合用于厚壁部件;
o 最高用于650℃;
l 奥氏体耐热钢
o 原子结合强度高,原子扩散系数小,热强性能好;
o 冷变形, 焊接性能好(不需要预热和焊后热处理)
o 热膨胀系数大、导热性能差
o 应力腐蚀敏感性高
o 抗烟气腐蚀能力强
o 最高用于700℃;
l 镍基高温合金
p 用于700℃以上 T P R I
超(超)临界机组中材料新问题
o 新材料的使用带来使用中的问题
n 对材料的认识不够,如P92许用应力下降的问题
n 材料的加工工艺更严格
n 新材料的失效方式变化
o 参数提高带来材料的新的失效方式
T P R I
3
1、新型马氏体耐热钢应用中的问题
T P R I
锅炉用铁素体耐热钢的世系图
T P R I
4
T P R I
9-12%Cr马氏体钢
o 锅炉管 T91、T92、T122、F11、F12
o 管道钢 P91、F11、F12、P92、P122、P911、NF12、
SAVE12
o 日本转子钢TR1100、TR1500、TR1200、HR1200
o 日本转子钢TOS101、TOS107、TOS110
o 欧洲转子钢COST F、COST E、COST B
o 欧洲汽缸材料G-X12CrMoVNb 9 1、G-
X12CrMoVNbN 10 1 1
日本汽缸材料TOS 301、TOS 302、TOS 303
o 叶片用钢 2Cr12NiW1Mo1V、2Cr12Ni2W1Mo1V、
2Cr12NiMoWV(C-422)
T P R I
5
P92钢化学成分特点
C:– V:– P91
Mn:– N:–
S: Ni: max
P: Al: max
Si: max Cb:–
Cr:– W:–
Mo:– B:–
T P R I
P91/P92钢中的合金元素
T P R I
6
成分特点
o 多元素复合强化(W、Mo)
o 微量元素强化(B、V、Nb、N)
o 杂质元素含量要求极低(S、P、Al、Ti、
Zr、Sn、Sb、Pb、As、Bi)
T P R I
金相组织
T P R I
7
位错
马氏体板条
M23C6
(Nb,V)(C,N)
T P R I
多尺度强化机理
o 位错强化(原子级别)
o W、Mo固溶强化(溶质原子对位错的束
缚)(原子级别)
o M23C6对板条长大的抑制(50-150nm)
o Laves相的析出强化(100nm)
o MX的析出强化(阻止晶内位错运动)(10-
50nm)
o B的晶界强化和对M23C6稳定化作用
(P92、P911、P122等)
T P R I
8
性能特点
120
110 P92
E911
100
P91
90 P122
)
a T122d
P 80
M T122S
( 70
力 60
应
用 50
许
40
30
20
10
560 580 600 620 640
温度(℃)
T P R I
o T/P 91、92钢性能优越,但对成分成分、
微观组织的要求精确控制;
o 制造、安装工艺