超临界机组材料-重点

樊泉桂超临界机组

（6）－金属材料2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第1页!材料566℃新型不锈钢580℃P91600℃－610℃P92、P911620℃P122630-650℃NF12SAVE122022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第2页!水冷壁焊接性能——不需要焊后热处理,有很好的高温强度蠕变强度——压力/温度提高抗腐蚀性能——煤中硫的腐蚀13CrMo44焊接性能符合要求，强度稍低T23（HCM2S)T24（7CrMoVTiB1010）HCM12强度最高、加工难度大。2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第3页!末级过热器、再热器TP347HFG：将TP347H晶粒细化，提高了抗蒸汽氧化能力及蠕变强度。Super304：600-650℃的许用应力比TP347H高30%HR3C25Cr20NiNbN（TP310NbN）：抗烟气腐蚀和蒸汽氧化性能好2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第4页!高中压汽缸与阀体采用G-X12CrMoWVNbN1011和G-X12CrMoWVNbN91，可在600℃应用TF1、9.5Cr1MoVNbN（TOS301）更高温度使用9.5Cr0.5Mo2WVNbN（TOS302）9.5Cr0.5Mo2WVNbNB3.0Co（TOS303）2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第5页!不同钢种最小壁厚的比较593.3°C320barX2012CrMoVNbt=75mmP222¼Cr1Mot=123mmt=21.5mmNF12P919Cr1MoNbV200mmDia.t=45mmP92(NF616)t=34mmt=36mmP122HCM12A2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第6页!2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第7页!2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第8页!2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第9页!

4.2汽轮机中压主要部件材料（ABB）bar/℃/℃ 180/540/540 240/600/599 300/600/600 外缸 2.25%CrMo 2.25%CrMo 1%CrMoV 内缸 1%CrMo 1%CrMo 9%CrMoVNbN转子 1%CrMoV 10%CrMoVNbN 10%CrMoVNbN内螺栓11%CrMoVNbN11%CrMoVNbN 11%CrMoVNbN热屏蔽

9%CrMoVNbN主汽阀 1%CrMoV 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN环形管 2.25%CrMo 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN

超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第10页!

4.4锅炉主要部件材料(史密斯穆勒公司)蒸汽参数250/540/58/540290/582/80/580/23/580305/582/74/600

水冷壁 13CrMo44 13CrMo44 13CrMo44过热器X20CrMoV121 P91 P92

一次再热器 X20CrMoV121 P91 P92

二次再热器 P91

主蒸汽管 X20CrMoV121TPFG347H TPFG347H

一次再热管 X20CrMoV121TPFG347H TPFG347H

二次再热管 TPFG347H

超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第11页!4.6800MW锅炉金属材料超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第12页!2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第13页!

4.8超临界机组金属材料主要决定于参数由亚临界参数提高到超临界参数，当蒸汽温度限制在545℃以下时，受影响的部件主要是锅炉的水冷壁，汽轮机与亚临界参数机组基本相同；当蒸汽温度提高到580℃，主蒸汽压力提高到28MPa以上时，锅炉水冷壁、过热器、再热器、联箱、蒸汽管道、汽轮机高压缸和、二级叶片、喷嘴、主汽门等必须采用新金属材料。超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第14页!4.10耐高温铁素体钢适用范围≤565℃X12CrMo91(T9)美X20CrMoV121(F12)德(转子、汽缸、叶片、螺栓)

X16CrMoVNbN92(H46)英(转子、汽缸、叶片、螺栓)X10CrMoVNbN92(EM12)法X22CrMoWV121(AISI422)美X13CrMoVNbN101(FV488)英(叶片、螺栓)X19CrMoVNbN111(56T5)法(叶片、螺栓)11CrMoVNbN(GE)美(转子)12CrMoWVNbB(TAF)日本(叶片、螺栓)超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第15页!4.12奥氏体钢适用范围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℃超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第16页!4.14新材料的开发+W

+W,CuNF616

HCM124STBA28+V,Nb

STBA24SUS304+Cu,N,-TiSUS321J1HSUSTP347HSUS310J1+Cr,Ni,Nb,N+Nb,-Ti+NbSUS321H改良型9~12%Ｃr铁素体材料奥氏体材料9CrMoVNb超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第17页!4.16

水冷壁金属材料蒸汽参数为（24~25MPa）/540℃/（540~560℃）的超临界机组锅炉水冷壁金属材料采用铁素体钢13CrMo44，适用温度为450℃~460℃，不需要焊后热处理。蒸汽参数为（28MPa）/580℃/（580℃）的超临界机组锅炉水冷壁金属材料采用马氏体钢T91（9%Cr）和HCM12（12%Cr），这两种钢不需要焊后热处理，HCM12比T91的耐高温、抗腐蚀性能更强。HCM2S的高温抗蠕变强度高于低铬铁素体钢，可焊性好，焊后不需要热处理，列为SA213-T23。超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第18页!4.18

过热器的金属材料蒸汽参数为24MPa~26MPa/540℃/540℃的超临界机组锅炉过热器，过热器采用的金属材料在日本为TP321H、18Cr10NiTi、TP347H、18Cr10NiNb。在德国为13CrMo44、10CrMo910、X20CrMoV121（F12）。蒸汽参数为28MPa/580℃/580℃的超临界机组锅炉过热器，过热器采用的金属材料为HCM12和奥氏体钢。在600℃/600℃汽温下，管壁温度达到650℃~670℃，应选奥氏体钢TP347H、TP347HFG、Super340H，部分高温段管子用20~25Cr奥氏体钢HR3C、NF709，奥氏体钢的热疲劳性能不高，对于小管径薄壁的管束问题不大。SUS310JITB(25%Cr)：用于汽温为600℃的过热器和再热器管束。超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第19页!20G为5800元／吨；15CrMoG为7500元／吨；12Cr1MoVG为8500元／吨；SA213-T91为24000元／吨。

超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第20页!联箱与管道热疲劳性能－尽可能选用铁素体钢低线涨系数//高温蠕变强度//抗蒸汽氧化能力P91：国产化P92：600℃许用应力比T91高34％，用作620℃以下锅炉厚壁部件E911：欧洲新钢种，高温强度略低于P92，不易发生脆变P122：600-650℃蠕变性能与T/P92接近，抗蒸汽氧化和烟气腐蚀优于T/P92，适合620℃以下的厚壁部件2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第21页!高中压转子采用COST501E（10Cr1MoWVNbV）、501F（10Cr1MoVNbN），最高蒸汽温度610℃

12Cr-MoVNbN系列（TMK1、TOS101）用于593℃改良12Cr是在12Cr基础上添加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℃2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第22页!高温动叶新12Cr钢改良12Cr钢

12CrMoVNbN钢

11CrWVNbNReCoM-252R26Nimonic90Inconel7182022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第23页!2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第24页!2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第25页!

材料高温蠕变强度2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第26页!

(1)需要耐高温、抗蠕变、高强度金属材料,高蒸汽参数部件采用9%Cr、12%Cr新材料。蒸汽温度为580~600℃时，采用新钢材。(2)化学水处理：高参数工质的热力动力特性使水管内部氧化层增厚速度加快，管道温度升高，压降增大。采用氧化处理调整给水含氧量；加强给水质量监督；凝结水必须精处理。(3)锅炉水冷壁的变压运行技术。成熟的技术是螺旋管，日本有8台采用内螺纹管垂直管屏的锅炉投入运行。

4.1超临界机组的关键技术

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4.3汽轮机高压主要部件材料（ABB）bar/℃/℃ 180/540/540 240/600/599 300/600/600 外缸 2.25%CrMo 2.25%CrMo 2.25%CrMo 内缸 1%CrMo 1%CrMoV 10%CrMoVNbN转子 1%CrMoV 1%CrMoV10%CrMoVNbN内螺栓11%CrMoVNbN11%CrMoVNbNNimonic80A喷嘴套1%CrMoV11%CrMoVNbN11%CrMoVNbN主汽阀1%CrMoV 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN环形管2.25%CrMo 9%CrMoVNbN 9%CrMoVNbN

注：Nimonic80A为镍基合金

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4.5600MW锅炉金属材料受热面管子材料允许温度℃

螺旋管圈水冷壁垂直管屏水冷壁屏式过热器高温过热器高温再热器低温再热器省煤器13CrMo44（15CrMo）15Mo3（16Mo）10CrMo910（12Cr2Mo）X20CrMoV121X20CrMoV121

X8CrNiNb16B(1Cr19Ni11Nb)10CrMo91015NiCuMoNb5560530580630-650630-650650580500超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第29页!

4.7采用新材料的考虑(橘湾1050MW机组)

由IHI公司为橘湾电站提供的1号机组蒸汽参数为25.88MPa/605℃/4.61MPa/613℃，该机组采用了大量高强度、耐高温、抗蠕变、抗氧化、耐腐蚀性能强的新材料，降低了汽水分离器、过热器、再热器等管材的壁厚，减小了热应力，提高了锅炉对负荷变化的跟踪性能。

汽水分离器采用SBV62(SBV2mod)。过热器、再热器采用18Cr10NiTiNb、18Cr9Ni3CuNbN。温度超过600℃时，若采用奥氏体不锈钢TP347，壁厚将超过11mm；若采用25Cr20NiNbN或20Cr25NbNTiB，可使壁厚减少到8.4mm。

超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第30页!每吨管子的成本1,000英镑k£0.55k£0.9k£1.9k£2.5k£5.5k£30.k£50.0102030405060CMnSteelT222¼Cr1MoHCM2SP91316In625In617铁素体奥氏体镍基合金2022/12/8超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第31页!4.9材料与蒸汽参数及热效率的关系25.0MPa27.030.031.535.0

540/585585/600600/620620/620700/720超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第32页!4.11新开发的耐高温铁素体钢适用范围≤600℃9CrMoWNbV(NF616)日11CrMoWCuNbVB(NF12)日11CrWCuNiMoNbV(HCM12A)日.欧10MoWCuMoVNbTa(SAVE12)日X10CrMoVNb91(T91)美X18CrMoVNbB91欧洲X12CrMoWVNbN1011欧洲X20CrMoVNb121欧洲超临界机组材料-重点共38页，您现在浏览的是第33页!4.13金属和非金属元素的性质

Cr：铬ge，防锈，强度高，韧性大，耐磨，耐腐蚀。Mo：钼mu，强度高，耐热。V：钒fan，在常温中不易氧化。Ni：镍nie，硬度高，坚韧，强度高，有朔性，耐温、耐蚀。Ti：钛tai，坚韧性，耐高温。Nb：铌ni，延展性，耐磨，硬度高，耐热。W：钨wu，坚硬，坚韧，耐高温，高温下硬度和形状不变。Cu：铜tong，导热性，延展性。Co：