超超临界机组金属材料性能及应用专题.pptx

第1页/共91页超超临界机组金属材料性能及应用专题第2页/共91页 二、USC 发展的关键技术则是锅炉蒸汽压力及温度参数提高后所需采用的新型耐热钢的选择、制造和安装过程中的焊接及热处理工艺研究、运行后的组织性能变化规律和金属部件损坏后的修复技术研究，这都将是我们今后关注的重点，特别是金属技术监督工作的重点。 第3页/共91页 三、随着机组压力、温度的变化及材料的更新，有许多以往典型的损坏和失效都发生了质的变化，而这些问题在国内外电站监督方面目前还没有进行深入的研究分析（有些也是刚刚开始）。 这就需要我们重新开始认识和了解、研究、分析新材料在新的运行环境下的变化，及如何去检修维护，如何检查、处理缺陷，如何制定焊接修复工艺，如何分析判断缺陷的危害程度。这都是摆在我们面前的新课题。第4页/共91页四、经过长期高温高压运行后，新型耐热钢部件损伤后的焊接修复技术的研究 目前我国建造的超超临界机组中，首次采用的新型耐热钢有T92/P92、Super304H和HR3C 四种。T92/P92 为新型铁素体耐热钢，其焊接性问题有：焊缝韧性低、冷裂纹倾向、Ⅳ型裂纹及焊缝的失效倾向。Super304H 和HR3C 为新型奥氏体耐热钢，其焊接性问题有：焊接高温裂纹、焊接接头腐蚀和焊缝金属失效脆化倾向。采用上述新型耐热钢制造的USC 锅炉部件，经长期高温高压运行发生损伤后，由于焊接环境极差，应力状态复杂，要进行焊接修复会比制造和安装过程中困难的多。因此要尽早开展USC 锅炉新型耐热钢部件的焊接修复研究工作。第5页/共91页五、 Super304H、HR3C 钢抗高温腐蚀和抗高温蒸汽氧化性能的研究， 从理论上认为由于Super304H 在冶金方面进行了强化处理，其抗高温腐蚀和抗高温蒸汽氧化性能均应高于TP304H 和TP321H 钢。尽管HR3C 钢不是细晶钢，但HR3C钢的含Cr 量已提高到25％，所以HRC 钢的抗高温腐蚀性能和抗高温蒸汽氧化的性能均高于Super304H 钢。这些都是在长期运行中需要研究的重要问题.根据已投运锅炉暴露问题总结及后期机组设计、使用业绩，考虑管材蒸汽氧化特性，上锅厂已形成设计原则： T23管材的安全使用管壁温度570℃，蒸汽温度530℃；T91管材的安全使用管壁温度595℃，蒸汽温度570℃；超临界锅炉管壁温度设计裕度10-15℃。此与相关的电站锅炉材料设计使用选材有着明显的差异，以往设计选材考虑的知识高温强度问题，很少考虑到高温氧化皮脱落造成的堵塞爆管，实际上此类缺陷在我们超超临界机组锅炉已经是普遍现象。随着电站锅炉温度的不断提升，受热面经受的环境改变，材料的失效方式的改变导致我们需要转变原有材料的设计思想，重新考虑设计理念，第6页/共91页第二部分 国华USC锅炉用S30432钢焊接接头性能评价研究同种钢接头强度水平远高于进口SUPER304H钢管强度水平，各类接头强度呈现随温度变化较好的规律性。室温下异种钢接头均断于82镍基合金（ER NiCr-3）焊缝，这应是82镍基合金室温抗拉强度（ASME BPVC 2007 SECTION II PART C规定其典型抗拉强度值仅550MPa）均弱于两侧母材实际强度的缘故，但接头强度水平均大于两侧母材强度最低值要求；国产接头延伸率偏低。?高温650℃条件下异种钢接头断于T92侧，断裂位置应为母材，断裂位置区别于室温拉伸。性能均超过SUPER304H和T/P92钢相应条件下的高温短时力学性能最低值或试验值。第7页/共91页第8页/共91页第9页/共91页试验结果分析重点检验了异种钢接头T92侧的金相组织特征：（1）随机抽取的国产S30432+国产T92钢（Ф45×7.5mm）的2个接头T92侧粗晶区组织中均发现块状铁素体。（2）随机抽取的SUPER304H+国产T92钢（Ф45×7.1mm）的1个接头T92侧粗晶区组织中均发现块状铁素体。（3）随机抽取的国产S30432+进口T92钢（Ф45×8.9mm）的1个接头T92侧粗晶区组织中同样发现块状铁素体。（4）以上3类接头中以焊接2层的7.0mm和7.5mm厚的接头铁素体数量较多、尺寸较大，而8.9mm接头中也有分布，只是数量和尺寸相对以上两个接头较小。第10页/共91页（5）所有铁素体均是沿熔合线走向断续分布，接头内壁根部区域最严重，从内壁向外壁方向逐渐减弱，但焊层道交界处又趋于增多；由焊道交界处向外壁，铁素体相对较少，靠外壁几乎观察不到。（6）绝大部分铁素体靠母材侧的边界距离熔合线约100um，铁素体另一侧与熔合线基本保持30~40um的距离。（7）单个连续块状铁素体最长287.57um，最宽98.33um。（8）T92钢母材和热影响区整体板条特征偏弱，细晶区与母材无明显区别，分界不明显，粗晶区晶粒相对较粗，晶粒度基