ASME批准认可的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用

ASME 批准认可的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用 北京巴威公司工程部 韩肇俊 本文主要讨论已为ASME 规范批准认可、适合于在高温受压元件上使用的第三代新型铁素体耐热钢的性能及应用。由于新钢种具有更高的蠕变断裂强度和良好的综合性能，尤其适合于作为超临界和超、超临界机组锅炉的用钢。 ASME 规范，锅炉耐热钢，USC，超临界机组 前言： 步入新世纪，我国经济发展态势良好，国民经济对于电力的需求旺盛，尽管当前我国的装机数量增加速度很快，但是供电能力仍然有相当大的缺口。 随着大型火力发电机组在各个电网中所占比重的增加，以及为了节约能源和减少大气污染物的排放，目前，我国正处于由生产300～330 MW 亚临界压力机组锅炉为主，到更多地以生产600 MW 及以上容量的亚临界和超临界压力机组锅炉为主的转型期。 目前，各大锅炉厂正面临锅炉容量高达900 MW，压力比24.5 Mpa 或更高，以及蒸汽温度比543℃/ 569℃、或者比566℃/ 566℃还要高的超临界锅炉市场竞争，并且需要尽快为参与蒸汽温度高达593℃/ 593℃或600℃/ 600℃的超、超临界锅炉的市场竞争中去作准备。 对于发展超临界机组和超、超临界机组来说，在世界范围内，超临界火力发电技术经过几十年的发展，目前已经是一种成熟的先进技术。在发展过程中，上世纪的 60 年代，影响早期超临界和超、超临界机组可靠性的主要因素就是材料问题。 美国在 20 世纪 60 年代，首批超临界机组当初的用材模式上，在 T22/P22 材料之后全部为奥氏体不锈钢，也就是在高温受热面管子的选材上依据T22-TP304H-TP347H 模式做设计，由于过分依赖于奥氏体不锈钢，其结果在制造和运行中发现了一系列的问题，其中关键就是材料问题。 奥氏体不锈钢管子用量大，不仅直接导致材料与制造成本高。在材料的使用性能上，不锈钢热膨胀系数大、导热系数低，如果设计壁厚较厚，必然造成较大的热应力和疲劳损伤；同时，由于在当时冶金质量上的限制以及不恰当地使用了传统的化工用抗腐蚀 18Cr-8Ni 的 TP304H 材料为主，其应力腐蚀敏感性高，受热面管子的高温烟灰腐蚀和内壁蒸汽氧化造成严重的运行隐患。此外，还出现了铁素体钢与奥氏体钢之间异种钢焊接接头早期失效问题。 在锅炉集箱与主蒸汽管道的设计上，由于以P22 材料为主所设计的元件壁厚过厚，热疲劳问题突出，元件的工作寿命不足。 早期超、超临界机组的可用率低，使得几乎所有的电厂不得不又降回到蒸汽参数压力 24.1 ...