1000MW超超临机组关键材料的研制现状.ppt

1000MW超超临界机组关键材料的研制现状与发展 * 主要内容 二、 超超临界机组关键材料的研究与发展现状 超超临界机组关键材料的研制  一、 一、超超临界机组关键材料的研究与发展现状 1、火电机组用钢比例 大型 中型 小型 中厚板 薄板 硅钢板 优钢 无缝钢 焊管 其它 0 20 40 60 80 100 120 40.99 21.1 5.6 10.2 22.9 0 7.1 95.4 16.9 2.5 30% 2% 7% 32% 2% 7% 14% 1% 5% 大型 中型 小型 中厚板 薄板 硅钢板 优钢 无缝管 焊管 其它 2、火电机组用管比例 发电设备用钢管的平均定额约为90吨/万千瓦，合金比60-70%，其中： φ31～146×3～20mm φ159～245×10～30mm φ273～711×20～130mm φ720～1066×20～100mm 特殊管  65吨 18吨 4吨 3吨 5吨 超超临界机组关键材料的研究与发展现状 3、高温材料研究的重点 高温过热器、再热器、水冷壁用钢管成为关键材料。 低温再热器 螺旋水冷壁管 省煤器 低温过热器 高温再热器 末级过热器 屏式过热器 来自高压缸 中压缸 高压缸 高压加热器 超超临界机组关键材料的研究与发展现状 4、火力发电机组对高温材料的要求 （1）室温综合力学性能 （2）高温持久强度、蠕变强度 （3）抗氧化、抗腐蚀性能 （4）组织稳定性 （5）加工性能和焊接性能 超超临界机组关键材料的研究与发展现状 5、高温材料中主要合金的作用 5.1 铁素体耐热钢中主要合金作用 碳（C）：形成碳化物，提高钢的强度。但含碳量增加会降低高温蠕变强度，也会使焊接性能恶化，因此，一般珠光体耐热钢中碳含 量均小于0.25%。 钼（Mo）：固溶强化。 Mo是珠光体耐热钢中强化铁素体的最主要元素，当含量在0.5～1.0时，显著提高珠光体耐热钢的蠕变抗力，当含量大于1.5% 时，作用减弱，因此，珠光体耐热钢Mo含量一般都在1.5%以下。单纯加Mo的珠光体耐热钢（如15Mo），在高温长期工作下有石墨化倾向，使钢的强度急剧降低，因此，目前在珠光体耐热钢中还加入Cr、V等元素以防止石墨化。 铬（Cr）：提高抗氧化性。形成M23C6主要元素在含Mo的钢中加入0.7%Cr，可以阻止碳化物分解成石墨，因此，单纯的Mo钢发展成Cr－Mo钢系，如15CrMo、20CrMo等。当Cr含量加入到1～1.5%时，钢的蠕变强度最高。 超超临界机组关键材料的研究与发展现状 钒（V）：形成MX。在钢中加入0.2～0.3%V，可以阻止碳化物的石墨化倾向。V的加入可提高钢的蠕变强度。另外V形成碳化物的能力比Mo强，因此，加入V后，可把钢中的Mo部分或全部地从碳化物相中排挤出去，而使Mo 进入到铁素体中提高铁素体的热强性。加V的珠光体耐热钢，碳化物均呈细片状，稳定而不易聚合，所以能起到弥散强化作用。根据这一原理，珠光体耐热钢从Cr－Mo钢系进一步发展到Cr－Mo－V系。如12CrMoV、12Cr1MoV等。 钨（W）：固溶强化。延缓M23C6组化。W或Mo一样，加入的目的是强化铁素体，但其效果是Mo的一半，通常把W作为1/2Mo当量来看待。 硼（B）：稳定M23C6延缓其粗化。B提高蠕变强度及淬透性，强化晶界，稳定M23C6颗粒，并延缓其粗化。 超超临界机组关键材料的研究与发展现状 5.2 奥氏体耐热钢中主要合金作用 C：主要元素（决定性作用），提高钢的强度；降低晶体间抗腐蚀性能，降低耐蚀性。 Cr：提高钢的机械性能，增加钢的淬火度及淬火后的变 形能力，增强钢的硬度、弹性、耐蚀性和耐热性。 Ni：稳定奥氏体相，提高钢的韧性、抗腐蚀性，细化晶 粒，提高淬透性等。 N：形成氮化物沉淀相，提高钢的抗蠕变性能。 V：形成VN，在钢服役过程中转变为Z相(CrVN)，提高 蠕变强度；促进δ铁素体生