超超临界机组材料国内研制及其问题思考讲述.ppt

超超临界机组新型钢国产化研讨会 超超临界机组材料 国内研制及其问题思考 上海发电设备成套设计研究院 林富生 2009.04.01于扬州 超超临界机组材料国内研制及其问题思考 一、前言 二、超超临界机组材料国内研制 三、材料在长期服役过程中的组织 与性能变化 四、问题思考 一、 前言 节能、减排、降本，要求火电机组提高效率，促进了超临界、超超临界机组的发展； “十五”期间，我国经济快速发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求快速增长，以至于造成严重缺电，这直接推动了超临界、超超临界机组的非常规快速发展； 由于超临界、超超临界机组的快速发展，关键材料主要靠进口且需求量大，国外供货商延长供货周期，并趁机大幅度提高价格，造成机组制造成本大幅度提高； 一、 前言 在这样的背景下，我国终于有了比较统一的认识：超超临界机组关键材料必须国产化； 机组参数的进一步提高，受到材料的制约；T/P122、T/P92许用应力的降低，使越来越多的人认识到： 材料是发展超超临界机组的关键 二、超超临界机组材料国内研制 （一）政府立项研制 1.“十五”项目：超临界机组材料和铸锻件国产化 实现T91钢管国产完善化 实现叶片螺栓材料1Cr11MoNiW1VNbN钢的国产化 实现ZG1Cr10MoVNbN钢汽轮机内缸国产化 国产P91钢管试制 低压转子超纯材料研制 高（中）压转子材料研究 Super304H钢国产化研究 二、超超临界机组材料国内研制 （一）政府立项研制 2.“863”计划：超超临界机组材料研究 叶片材料12CrMoVWCoNbBN钢国产化研究 低压超纯转子材料研究 12％Cr高（中）压转子材料研究 Super304H钢国产化研究 等等 二、超超临界机组材料国内研制 （一）政府立项研制 3.上海市重大项目“电站装备用特种材料研究与开发” 试制成功1Cr10Mo1W1NiVNbN钢电渣重熔转子 实现ZG12Cr10W1Mo1MnNiVNbN钢中压内缸国产化 实现TP347H及TP347HFG钢管国产化 实现1Cr10NiMoW2VNbN叶片螺栓钢国产化 实现发电机用1Cr18Mn12Ni2N钢穿心螺杆国产化 （ 二）企业自发研制 下列部件材料具备国产化能力 部件 材 料 末级过热器、再热器 T91，T92，TP347HFG Super304H, 集箱、蒸汽管道 P91，P92 高中压转子 1Cr10Mo1W1NiVNbN 1Cr10Mo1VNbN 高中压内缸(铸件) ZG1Cr10MoVNbN ZG12Cr10W1Mo1MnNiVNbN 高温段叶片 1Cr11MoNiW1VNbN 1Cr10NiMoW2VNbN NiCr20TiAl 汽缸螺栓 1Cr10NiMoW2VNbN, 低压转子 3.5NiCrMoV, 超纯3.5NiCrMoV 三、材料在长期服役过程中的组织与性能变化 人们通过热处理等工艺手段获得材料良好的综合力学性能，满足使用要求。而处于这种状态材料的组织是非平衡组织。 由热力学可知，非平衡组织始终存在向平衡组织转变的趋势。一旦驱动力足够大，这种转变就会进行。温度越高，这种驱动力越大，这种转变越容易进行。 三、材料在长期服役过程中的组织与性能变化 材料在高温下长期服役，其组织是在慢慢向平衡组织演变的，而组织的变化必然导致材料性能的变化。这就是为什么材料在高温下长期服役过程中性能恶化的原因。 材料工作者的根本任务是运用各种强化机制，研制出满足使用要求的材料。设法增加材料在使用过程中向平衡组织转变的阻力，延长向平衡组织转变的过程，保证材料在设计寿命内，具有足够的性能满足使用要求。 三、材料在长期服役过程中的组织与性能变化 位错密度降低、亚晶长大、基体中固溶元素含量下降、第二相粒子粗化、细小颗粒数量减少，都导致抗蠕变性能下降； MX和M23C6是9～12％Cr钢的主要强化相； Laves相析出初期起强化作用，但尺寸不稳定，Laves相的粗化降低蠕变强度； 三、材料在长期服役过程中的组织与性能变化 Z相的析出伴随MX相的溶解，且长大倾向大，它的析出与长大明显降低蠕变强度； 在9～12％Cr钢中加入适量的B可强化晶界，稳定M23C6，对长期组织的稳定有明显的作用。 2.3 高温蒸汽氧化 30Cr1Mo1V钢转子在蠕变过程中形成的空洞 TP304H时效后析出的M23C6与σ相 TP304H时效后析出的σ相 国产T92经649℃持久后，92MPa×5165h 国产T92经649℃持久后，85MPa×12430h 国产ZG1Cr10MoVNbN铸钢 566℃下12439.9