火电厂锅炉要使用大量金属材料,随着发电技术的发展,大容量、高参数火电机组近年来大量投入电网,现在超(超)临界机组已成为中国电力生产市场的主力机型。提高火力发电厂效率的最有效方法之一是提高锅炉蒸汽温度、压力等参数。而提高蒸汽参数遇到的主要难题是金属材料的问题。
目前国内外机组采用的锅炉用钢有以下几种:
一、SA-C(20、20G):属于低碳钢,塑性、韧性好,焊接性好,在℃以下有足够的强度,在℃以下具有满意的抗氧化性,但长期在℃以上使用会发生珠光体球化和石墨化,降低蠕变极限和持久强度,引起爆管。用于低中压锅炉(工作压力一般不大于5.88Mpa,工作温度在℃以下)的受热面管子;用于高压锅炉(工作压力一般在9.8Mpa以上,工作温度在℃~℃之间)的受热面管子、省煤器、过热器、再热器、石化工业用管等。
二、15CrMo(T11、T12、P11、P12):由于铬元素提高了碳化物的稳定性,有效阻止了石墨化的倾向,但珠光体球化及合金元素再分配现象会导致材料的热强性下降,超过℃时,热强性下降明显,抗氧化性变差。
三、12Cr1MoV(T22、P22):有较高的热强性及持久塑性,℃时表面形成致密氧化物保护膜,有足够的抗氧化性、良好的焊接性,长期运行会出现珠光体球化和合金元素再分配现象,降低热强性。
四、12Cr2MoWVTiB(钢):有良好的综合力学性能,但其热强性对热处理比较敏感,要求热处理工艺严格控制,主要用于壁温不大于℃的过热器管、再热器管,很少用于蒸汽管道。
五、T23:是在T22基础上,结合钢的优点改进的,通过降低C含量和添加W、V、Nb、B而获得的低碳、多元、高强度、高韧性的贝氏体型耐热钢。在℃时强度比T22高93%,与钢研相当,但含碳量更低,焊接性和加工性更好。
无缝钢管不锈钢焊缝
六、T91:是改良的9Cr-1Mo型高强度马氏体耐热钢,是一种综合性能优异的9%Cr钢,该钢通过降低含碳量,添加合金元素V和Nb,控制N和Al的含量,使钢具有高的冲击韧性、热强性和抗腐蚀性。此外,该钢的线膨胀系数小,导热性好。主要用于亚临界参数、超临界参数锅炉中壁温不大于℃的集箱及蒸汽管道。
七、T92:是在T91的基础上通过减少Mo、增加W的含量,并控制B的含量得到的新型9%Cr的马氏体耐热钢,力学性能与T91相当,焊接性能有所改善。~℃的蠕变强度有很大提高,许用应力比T91高34%,强度是TPH的1.12倍。
八、T:是一种12%Cr的马氏体耐热钢,添加2%的W、0.07%Nb和1%的Cu,该钢具有更高的热强性和耐腐蚀性,含碳量的降低,焊接性能也进一步得到改善,主要用于制造℃以下的主蒸汽管道。
九、SUPERH:是TPH的改进型,添加了3%的Cu、0.4%的Nb,由于细晶粒结构和细铜相的沉淀强化作用,获得了极高的蠕变强度,在~℃许用应力比TPH高30%,在高温下具有优良的机械性能、抗蒸汽氧化和耐热腐蚀性能,可以在℃以下长期运行,是超(超)临界锅炉过热器、再热器的首选材料。
十、TPHFG:是TPH型不锈钢通过特定的热加工和热处理工艺,使晶粒细化到8级以上,经细化晶粒后许用应力提高了20%以上,也大大提高了材料抗蒸汽氧化的能力。
合金钢管十一、HR3C钢(25Cr-20Ni-Nb-N钢):是日本研制出的一种新型不锈钢。通过限制C含量,并添加0.20%~0.60%的Nb,0.15%~0.35%的N,利用弥散析出的强化相,材料具有优良的高温强度和抗高温蒸汽氧化性能,是℃超(超)临界电站锅炉中末级过热器和再热器的主要耐热钢管材之一。
注:文中元素符号:N氮、C碳、Cr铬、Mo钼、V钒、Ni镍、W钨、Ti钛、Nb铌、Cu铜、B硼、Al铝、Mn锰。往期精选