超臨界機(jī)組材料重點(diǎn)

超臨界機(jī)組材料重點(diǎn)第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日材料566℃新型不銹鋼580℃P91600℃－610℃P92、P911620℃P122630-650℃NF12SAVE12第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1水冷壁焊接性能——不需要焊后熱處理,

有很好的高溫強(qiáng)度蠕變強(qiáng)度——壓力/溫度提高抗腐蝕性能——煤中硫的腐蝕13CrMo44焊接性能符合要求，強(qiáng)度稍低T23（HCM2S)T24（7CrMoVTiB1010）HCM12強(qiáng)度最高、加工難度大。第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1聯(lián)箱與管道熱疲勞性能－盡可能選用鐵素體鋼低線漲系數(shù)//高溫蠕變強(qiáng)度//抗蒸汽氧化能力P91：國(guó)產(chǎn)化P92：600℃許用應(yīng)力比T91高34％，用作620℃以下鍋爐厚壁部件E911：歐洲新鋼種，高溫強(qiáng)度略低于P92，不易發(fā)生脆變P122：600-650℃蠕變性能與T/P92接近，抗蒸汽氧化和煙氣腐蝕優(yōu)于T/P92，適合620℃以下的厚壁部件第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1末級(jí)過(guò)熱器、再熱器TP347HFG：將TP347H晶粒細(xì)化，提高了抗蒸汽氧化能力及蠕變強(qiáng)度。Super304：600-650℃的許用應(yīng)力比TP347H高30%HR3C25Cr20NiNbN（TP310NbN）：抗煙氣腐蝕和蒸汽氧化性能好第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1高中壓轉(zhuǎn)子

采用COST501E（10Cr1MoWVNbV）、501F（10Cr1MoVNbN），最高蒸汽溫度610℃

12Cr-MoVNbN系列（TMK1、TOS101）用于593℃改良12Cr是在12Cr基礎(chǔ)上添加W即12Cr-MoVNbWN系列（包括TR1150(TMK2)和TR1200）用于620℃新12Cr即12Cr-MoVNbWCoB系列（包括HR1200、TOS110等）用于630℃-650℃第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1高中壓汽缸與閥體采用G-X12CrMoWVNbN1011和G-X12CrMoWVNbN91，可在600℃應(yīng)用TF1、9.5Cr1MoVNbN（TOS301）更高溫度使用（TOS302）（TOS303）第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1高溫動(dòng)葉新12Cr鋼改良12Cr鋼

12CrMoVNbN鋼

11CrWVNbNReCoM-252R26Nimonic90Inconel718第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1不同鋼種最小壁厚的比較593.3°C320barX2012CrMoVNbt=75mmP222?Cr1Mot=123mmt=21.5mmNF12P919Cr1MoNbV200mmDia.t=45mmP92(NF616)t=34mmt=36mmP122HCM12A第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1

材料高溫蠕變強(qiáng)度第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1

(1)需要耐高溫、抗蠕變、高強(qiáng)度金屬材料,高蒸汽參數(shù)部件采用9%Cr、12%Cr新材料。蒸汽溫度為580~600℃時(shí)，采用新鋼材。(2)化學(xué)水處理：高參數(shù)工質(zhì)的熱力動(dòng)力特性使水管內(nèi)部氧化層增厚速度加快，管道溫度升高，壓降增大。采用氧化處理調(diào)整給水含氧量；加強(qiáng)給水質(zhì)量監(jiān)督；凝結(jié)水必須精處理。(3)鍋爐水冷壁的變壓運(yùn)行技術(shù)。成熟的技術(shù)是螺旋管，日本有8臺(tái)采用內(nèi)螺紋管垂直管屏的鍋爐投入運(yùn)行。

4.1超臨界機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)

第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.2汽輪機(jī)中壓主要部件材料（ABB）bar/℃/℃ 180/540/540 240/600/599 300/600/600 外缸 2.25%CrMo 2.25%CrMo 1%CrMoV 內(nèi)缸 1%CrMo 1%CrMo 9%CrMoVNbN轉(zhuǎn)子 1%CrMoV 10%CrMoVNbN 10%CrMoVNbN內(nèi)螺栓11%CrMoVNbN11%CrMoVNbN 11%CrMoVNbN熱屏蔽

9%CrMoVNbN主汽閥 1%CrMoV 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN環(huán)形管 2.25%CrMo 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN

第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.3汽輪機(jī)高壓主要部件材料（ABB）bar/℃/℃ 180/540/540 240/600/599 300/600/600 外缸 2.25%CrMo 2.25%CrMo 2.25%CrMo 內(nèi)缸 1%CrMo 1%CrMoV 10%CrMoVNbN轉(zhuǎn)子

1%CrMoV 1%CrMoV10%CrMoVNbN內(nèi)螺栓11%CrMoVNbN11%CrMoVNbNNimonic80A噴嘴套1%CrMoV11%CrMoVNbN11%CrMoVNbN主汽閥1%CrMoV 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN環(huán)形管2.25%CrMo 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN

注：Nimonic80A為鎳基合金

第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.4鍋爐主要部件材料(史密斯穆勒公司)蒸汽參數(shù)250/540/58/540290/582/80/580/23/580305/582/74/600

水冷壁 13CrMo44 13CrMo44 13CrMo44過(guò)熱器X20CrMoV121 P91 P92

一次再熱器 X20CrMoV121 P91 P92

二次再熱器 P91

主蒸汽管 X20CrMoV121TPFG347H TPFG347H

一次再熱管 X20CrMoV121TPFG347H TPFG347H

二次再熱管 TPFG347H

第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.5600MW鍋爐金屬材料受熱面管子材料允許溫度℃

螺旋管圈水冷壁垂直管屏水冷壁屏式過(guò)熱器高溫過(guò)熱器高溫再熱器低溫再熱器省煤器13CrMo44（15CrMo）15Mo3（16Mo）10CrMo910（12Cr2Mo）X20CrMoV121X20CrMoV121

X8CrNiNb16B(1Cr19Ni11Nb)10CrMo91015NiCuMoNb5560530580630-650630-650650580500第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.6800MW鍋爐金屬材料第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.7采用新材料的考慮(橘灣1050MW機(jī)組)由IHI公司為橘灣電站提供的1號(hào)機(jī)組蒸汽參數(shù)為25.88MPa/605℃/4.61MPa/613℃，該機(jī)組采用了大量高強(qiáng)度、耐高溫、抗蠕變、抗氧化、耐腐蝕性能強(qiáng)的新材料，降低了汽水分離器、過(guò)熱器、再熱器等管材的壁厚，減小了熱應(yīng)力，提高了鍋爐對(duì)負(fù)荷變化的跟蹤性能。

汽水分離器采用SBV62(SBV2mod)。過(guò)熱器、再熱器采用18Cr10NiTiNb、18Cr9Ni3CuNbN。溫度超過(guò)600℃時(shí)，若采用奧氏體不銹鋼TP347，壁厚將超過(guò)11mm；若采用25Cr20NiNbN或20Cr25NbNTiB，可使壁厚減少到8.4mm。

第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1每噸管子的成本1,000英鎊k￡0.55k￡0.9k￡1.9k￡2.5k￡5.5k￡30.k￡50.0102030405060CMnSteelT222?Cr1MoHCM2SP91316In625In617鐵素體奧氏體鎳基合金第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日2023/4/1

4.8超臨界機(jī)組金屬材料主要決定于參數(shù)由亞臨界參數(shù)提高到超臨界參數(shù)，當(dāng)蒸汽溫度限制在545℃以下時(shí)，受影響的部件主要是鍋爐的水冷壁，汽輪機(jī)與亞臨界參數(shù)機(jī)組基本相同；當(dāng)蒸汽溫度提高到580℃，主蒸汽壓力提高到28MPa以上時(shí)，鍋爐水冷壁、過(guò)熱器、再熱器、聯(lián)箱、蒸汽管道、汽輪機(jī)高壓缸和第一、二級(jí)葉片、噴嘴、主汽門(mén)等必須采用新金屬材料。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.9材料與蒸汽參數(shù)及熱效率的關(guān)系25.0MPa27.030.031.535.0

540/585585/600600/620620/620700/720第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.10耐高溫鐵素體鋼適用范圍≤565℃X12CrMo91(T9)美X20CrMoV121(F12)德(轉(zhuǎn)子、汽缸、葉片、螺栓)X16CrMoVNbN92(H46)英(轉(zhuǎn)子、汽缸、葉片、螺栓)X10CrMoVNbN92(EM12)法X22CrMoWV121(AISI422)美X13CrMoVNbN101(FV488)英(葉片、螺栓)X19CrMoVNbN111(56T5)法(葉片、螺栓)11CrMoVNbN(GE)美(轉(zhuǎn)子)12CrMoWVNbB(TAF)日本(葉片、螺栓)第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.11新開(kāi)發(fā)的耐高溫鐵素體鋼適用范圍≤600℃9CrMoWNbV(NF616)日11CrMoWCuNbVB(NF12)日11CrWCuNiMoNbV(HCM12A)日.歐10MoWCuMoVNbTa(SAVE12)日X10CrMoVNb91(T91)美X18CrMoVNbB91歐洲X12CrMoWVNbN1011歐洲X20CrMoVNb121歐洲第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.12奧氏體鋼適用范圍600~650℃25Cr20NiNbN(HR3C\火SUS310J1HTB),≤650℃27Cr30NiNbCo(AC66)，≤650℃20CrNiNb(合金)，≤650℃20Cr25NiNbNTiB(NF709)，≤650℃X12CrNiWTi1613，≤650℃X6CrNiMo1713(TP316H)，≤650℃18Cr10NiNb(火SUSTP347HTB)，≤600℃18Cr10NiTiNb(火SUS321J1HTB)，≤600℃18Cr9NiCuNbN(火SUS304J1HTB)，≤600℃第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.13金屬和非金屬元素的性質(zhì)

Cr：鉻ge，防銹，強(qiáng)度高，韌性大，耐磨，耐腐蝕。Mo：鉬mu，強(qiáng)度高，耐熱。V：釩fan，在常溫中不易氧化。Ni：鎳nie，硬度高，堅(jiān)韌，強(qiáng)度高，有朔性，耐溫、耐蝕。Ti：鈦tai，堅(jiān)韌性，耐高溫。Nb：鈮ni，延展性，耐磨，硬度高，耐熱。W：鎢wu，堅(jiān)硬，堅(jiān)韌，耐高溫，高溫下硬度和形狀不變。Cu：銅tong，導(dǎo)熱性，延展性。Co：鈷gu，超耐熱。Ta：鉭tan，延展性，抗酸，抗堿。N：氮dan，惰性元素。B：硼peng，耐磨，熱穩(wěn)定性高。第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日4.14新材料的開(kāi)發(fā)+W

+W,CuNF616

HCM124STBA28+V,Nb

STBA24SUS304+Cu,N,-TiSUS321J1HSUSTP347HSUS310J1+Cr,Ni,Nb,N+Nb,-Ti+NbSUS321H改良型9~12%Ｃr鐵素體材料奧氏體材料9CrMoVNb第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.15

水冷壁金屬壁溫與材料的關(guān)系第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.16

水冷壁金屬材料蒸汽參數(shù)為（24~25MPa）/540℃/（540~560℃）的超臨界機(jī)組鍋爐水冷壁金屬材料采用鐵素體鋼13CrMo44，適用溫度為450℃~460℃，不需要焊后熱處理。蒸汽參數(shù)為（28MPa）/580℃/（580℃）的超臨界機(jī)組鍋爐水冷壁金屬材料采用馬氏體鋼T91（9%Cr）和HCM12（12%Cr），這兩種鋼不需要焊后熱處理，HCM12比T91的耐高溫、抗腐蝕性能更強(qiáng)。HCM2S的高溫抗蠕變強(qiáng)度高于低鉻鐵素體鋼，可焊性好，焊后不需要熱處理，列為SA213-T23。第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.17

汽水分離器的金屬材料汽水分離器是超臨界直流鍋爐的厚壁元件，主要承受低周疲勞應(yīng)力。機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中負(fù)荷變化率越大，汽水分離器承受的應(yīng)力也越大。蒸汽參數(shù)為25MPa/540℃/540℃時(shí)，汽水分離器采用15NiCuMoNb5、X20CrMoV121（F12）。蒸汽參數(shù)為28MPa/580℃/580℃時(shí)，汽水分離器采用的金屬材料為P91，與X20CrMoV121相比，P91的強(qiáng)度更高，可減小壁厚，提高鍋爐的變負(fù)荷性能。第三十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，2022年，8月28日

4.18

過(guò)熱器的金屬材料蒸汽參數(shù)為24MPa~26MPa/540℃/540℃的超臨界機(jī)組鍋爐過(guò)熱器，過(guò)熱器采用的金屬材料在日本為T(mén)P321H、18Cr10NiTi、TP347H、18Cr10NiNb。在德國(guó)為13CrMo44、10CrMo910