超超临界参数火力发电机组主蒸汽管道材料的浅析

[摘 要]本文论述了火力发电厂主蒸汽管道材料选择的依据，不同容量参数的机组主蒸汽管道材料由钢材化学成分、许用应力、标准牌号等多方面因素决定。

[关键词]铁素体低合金耐热钢；奥氏体耐热钢；亚临界；超超临界；P91；P92

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0103-01

1 概述

随着高温高压大容量参数火力发电机组的发展，对主蒸汽管道材料的高温高压耐受性等方面有着更高的要求，根据不同的容量机组管道材料的选择有所不同。

2 管材要求

主汽管管材要求：高温下的高强度，低的线胀系数，高导热系数。

主蒸汽管道管材对于亚临界常用铁素体（珠光体）低合金耐热钢（Cr≤3%），例常用的钢种12Cr1MoVp10Cr910pA335P22（2.25Cr），使用温度≤580℃；超临界p超超临界常用铁素体（马氏体p贝氏体）耐热钢（Cr=9～12%），使用温度≤580～650℃，奥氏体耐热钢（Cr=18～25%），使用温度≥650℃。

3 管材介绍及生产情况

P91 是美国70年代开发的改进型P9（9Cr1Mo）钢，1983年获得ASME认证，具有优良的综合性能，是595℃以下主蒸汽/再热蒸汽管道和联箱的最佳候选材料。在日本P91钢最高使用温度超过了600℃，但在欧洲，根据欧洲蠕变合作委员会（ECCC）的建议，P91的设计许用应力比美国和日本低10%，认为P91只能用于25MPa/593℃或30MPa/580℃以下的蒸汽参数，非常适合作为高温厚壁部件。到目前为止，该钢种已经非常成熟，来源比较广泛，在应用中积累了大量的性能数据。我国从80年代中期开始引进T91，已经掌握T/P的焊接等加工工艺和使用性能。90年代初，国内部分钢铁企业开始进行了T/P91的国产化研究，但国产管子的部分性能还达不到进口管的水平。

P92（NF616）是日本新日铁在P91基础上开发的新一代9%Cr耐热钢，通过1.8%W取代部分Mo使蠕变强度提高了30%。由于Cr含量仅为9%，其抗蒸汽氧化能力限制最高使用温度约600℃。高的W含量使其在长期高温运行中有可能出现蠕变脆化，P92作为厚壁部件时有Ⅳ型裂纹的倾向，所有这些都还需要更长时间的运行考核来证明，实际性能验证的时间和范围远不如P91。1994年该钢材已纳入ASME锅炉和压力容器规范。

E911 这是德国曼内斯曼公司在欧洲COST501计划下开发的9%Cr铁素体耐热钢，W含量为1.0%，低于P92的W含量，固溶强化差一些，高温强度略低于P92，抗氧化性能相同。由于钨含量比92的钨含量少，所以这种钢在长期应用中不易发生脆变，目前正向ASME申请作为T/P93。

P122（HCM12A）是在德国牌号HT91（X20CrMoV121）的基础上改进的12Cr钢，通过W取代Mo，与P92的主要区别在于Cr含量更高，蠕变强度与P92近似，抗蒸汽氧化能力更好，可用于620℃以下的主汽p再热热段管道。1994年该钢材已纳入ASME锅炉和压力容器规范。

目前P92的生产厂世界上有3家，焊条生产厂有4家；E911p P122的生产厂各有1家，焊条生产厂各有1家。

对于超超临界锅炉管的生产，主要集中在V&M、日本住友金属、新日铁三家。

主蒸汽管道及过热器出口联箱在580℃下除了选用P92，E911、P122等新材料外还可选用国内熟悉的P91，在技术继承上是一个有利因素。在600℃的参数下，P91作为主蒸汽管道在日本也有运行业绩，但在欧洲建议P91只能用于580℃及以下，因为根据欧洲蠕变合作委员会的推荐，P91的许用应力要比日本和美国低10%。从我国的运行水平出发建议600℃时不要采用P91。

另外2003年“火力发电厂汽水管道另件及部件典型设计”的2005年6月的内容增补中，也把P92推荐为超超临界的主蒸汽管道管材，华能玉环电厂即采用P92作为主蒸汽管道管材。

4 结论

超超临界火力发电机组主蒸汽管道管材宜采用铁素体P92，在价格合理时也可采用铁素体E911，P122。

参考文献

[1]火力发电厂汽水管道应力计算技术规定.SDGJ 6-90.能源部电力规划设计管理局.1991.北京.

[2]火力发电厂汽水管道应力计算技术规定. SDGJ 6-90.条文说明能源部电力规划设计管理局.1991.北京.

[3]火力发电厂高温高压蒸汽管道蠕变监督规程.DL/T441-2004.中华人民共和国国家发展和改革委员会.2004.03.09.

[4]火力发电厂汽水管道设计技术规定.DL/T 5054-1996.中华人民共和国电力工业部.1996.10.1.