我國(guó)超超臨界鍋爐常用材料及對(duì)焊接接頭的要求

1、我國(guó)超超臨界鍋爐常用材料及對(duì)焊接接頭的要求 我國(guó)超超臨界鍋爐常用材料及對(duì)焊接接頭的要求摘要：本文概述了我國(guó)用于超超臨界鍋爐的新材料的成分及性能，簡(jiǎn)述了對(duì)新材料焊接接頭的 基本要求和焊接工藝要點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：超超臨界鍋爐 馬氏體鋼 奧氏體鋼 高溫蠕變性能0 概述超超臨界鍋爐由于溫度及壓力的提高，對(duì)主要部件的抗蠕變、疲勞、高溫氧化與腐蝕性能等都提出了更苛刻的要求。目前超超臨界鍋爐主要部件的制造中，除選用亞臨界鍋爐常規(guī)選用的 SA-

2、335P91(SA-213T91)、SA-213TP304H、SA-213TP347H 等材料外，還選用了一些高溫蠕變性能、高溫抗氧化性能更好的新型材料，如 SA-335P92(SA-213T92)（9Cr-2W） 、SA-335P122(SA-213T122)（12Cr-2W）等新型馬氏體鋼和 SUPER304H（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N） 、SA-213TP347HFG（18Cr-10Ni-Nb） 、SA-213TP310

3、HCbN（25Cr-20Ni-Nb-N） 、XA704（18Cr-9Ni-2.5W-NbVWN） 、TEMPALOY A-1（18Cr-8Ni-Nb-Ti） 、TEMPALOY AA-1（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-Ti） 、TEMPALOY A-3（22Cr-15Ni-Nb-N）等新型奧氏體鋼。我國(guó)超超臨界鍋爐的制造雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。從 2003 年玉環(huán) 1000MW 超超臨界鍋爐項(xiàng)目開始實(shí)施起，目前我國(guó)實(shí)施中的 1000

4、MW 及 600MW 超超臨界鍋爐項(xiàng)目已有 20 余臺(tái)。主要涉及到 SA-335P92(SA-213T92)、SA-335P122(SA-213T122)、SUPER304H（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N） 、SA-213TP310HCbN（25Cr-20Ni-Nb-N）等新材料，化學(xué)成分見表 1。表 1 我國(guó)超超臨界鍋爐用幾種新材料的化學(xué)成分（％）1 目前我國(guó)超超臨界鍋爐采用的新材料簡(jiǎn)介1.1 SA-335P92(SA-213T

5、92)材料牌號(hào) C Si Mn P S Ni Cr Cu Mo V Nb N B Al WP122（CASE2180-2）0.07～0.14≤0.50≤0.70≤0.020≤0.010≤0.5010.00～12.500.30～1.700.25～0.600.15～0.300.04～0.100.040～0.100≤0.005≤0.0401.50～2.50P92（CASE2179-3）0.07～0.13≤0.500.30～0.60≤0.02

6、0≤0.010≤0.408.50～9.50－ 0.30～0.600.15～0.250.04～0.090.030～0.0700.001～0.006≤0.0401.50～2.00SUPER304H（CASE2328-1）0.07～0.13≤0.30≤1.00≤0.040≤0.0107.50～10.5017.00～19.002.50～3.50－ － 0.30～0.600.05～0.120.001～0.0100.003～0.030－HR3C（C

7、ASE2115-1）0.04～0.10≤0.75≤2.00≤0.030≤0.03017.00～23.0024.00～26.00－ － － 0.20～0.600.15～0.35－ － －2.2 焊縫金屬的強(qiáng)度應(yīng)與所焊母材相當(dāng)耐熱鋼焊接接頭不僅應(yīng)具有與母材金屬基本相等的室溫和高溫短時(shí)強(qiáng)度，而且更重要的是應(yīng)具有與母材相近的高溫蠕變性能。對(duì)超超臨界鍋爐新型耐熱鋼接頭性能的要求見表 2。2.3 焊縫金屬的組織與母材相當(dāng)對(duì)于馬氏體和奧氏體耐熱鋼來說

8、，為保證其焊接接頭長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行過程中的蠕變性能，應(yīng)嚴(yán)格控制熔敷金屬中的δ鐵素體含量。2.4 焊縫金屬應(yīng)具有一定的韌性儲(chǔ)備雖然耐熱鋼焊接結(jié)構(gòu)大多數(shù)是在高溫下工作，但對(duì)于壓力容器和管道要求最終的檢驗(yàn)，通常是在常溫下以工作壓力 1.5 倍的壓力作液壓試驗(yàn)或氣壓試驗(yàn)，在受壓設(shè)備投運(yùn)或檢修后，都要經(jīng)歷冷起動(dòng)過程，因此耐熱鋼焊接接頭亦應(yīng)具有一定的抗脆斷性。表 2 超超臨界鍋爐新材料對(duì)焊接接頭性能的要求常溫力學(xué)性能 材料牌號(hào)抗拉強(qiáng)度σb MPa屈

9、服強(qiáng)度σs MPa延伸率δ％沖擊功AkvJ使用溫度下的許用應(yīng)力 MPa硬度 HBP122 630 530 17% 31 620℃ 64P92 630 530 17% 31 620℃ 70225～270HR3C 655 － 30 － 650℃ 69 －620℃ 91 Super304H 590 － 35 －650℃ 78－3 焊接工藝要點(diǎn)3.1 SA-335P92(SA-213T92)和 SA-335P122(SA-213T122)馬氏

10、體鋼焊接工藝要點(diǎn)P92 和 P122 都為馬氏體鋼，在焊接過程中既有冷裂傾向，又有熱裂傾向。為防止焊接冷裂紋，焊接前要對(duì)工件進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度鎢極氬弧焊不小于 150℃，焊條電弧焊和埋弧焊不小于 200℃。為防止熱裂紋和晶粒的粗大，焊接過程中應(yīng)嚴(yán)格控制焊接線能量，層間溫度應(yīng)小于300℃，優(yōu)先選用焊接熱輸入較小的鎢極氬弧焊。采用焊條電弧焊時(shí)應(yīng)注意多層多道焊，焊道厚度控制在不大于焊條直徑為宜，焊道寬度不得超過焊條直徑的 3 倍且建議焊條直徑

11、不大于4mm。對(duì)于壁厚較大的工件可以采用埋弧焊進(jìn)行焊接，但應(yīng)選用細(xì)絲埋弧焊，焊絲直徑應(yīng)在 3mm以下。對(duì)于 T122 和 T92 小直徑管子焊接時(shí)，在整個(gè)焊接過程中背面要進(jìn)行充氬保護(hù)。而對(duì)于 P92和 P122 大直徑厚壁管道和集箱來說要對(duì)根部的前三層焊縫的背面進(jìn)行氬氣保護(hù)。焊縫焊完后應(yīng)采用石棉保溫緩冷并在 100～150℃之間至少停留 1～2 小時(shí)，待金相組織全部轉(zhuǎn)變成馬氏體后方可進(jìn)行焊后熱處理。對(duì)于壁厚大于 40mm 的工件，焊后用