我國超超臨界鍋爐常用材料及對焊接接頭的要求

1、我國超超臨界鍋爐常用材料及對焊接接頭的要求 我國超超臨界鍋爐常用材料及對焊接接頭的要求摘要：本文概述了我國用于超超臨界鍋爐的新材料的成分及性能，簡述了對新材料焊接接頭的 基本要求和焊接工藝要點。 關鍵詞：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 超超臨界鍋爐項目開始實施起，目前我國實施中的 1000

4、MW 及 600MW 超超臨界鍋爐項目已有 20 余臺。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，化學成分見表 1。表 1 我國超超臨界鍋爐用幾種新材料的化學成分（％）1 目前我國超超臨界鍋爐采用的新材料簡介1.1 SA-335P92(SA-213T

5、92)材料牌號 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 焊縫金屬的強度應與所焊母材相當耐熱鋼焊接接頭不僅應具有與母材金屬基本相等的室溫和高溫短時強度，而且更重要的是應具有與母材相近的高溫蠕變性能。對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對于馬氏體和奧氏體耐熱鋼來說

8、，為保證其焊接接頭長時間高溫運行過程中的蠕變性能，應嚴格控制熔敷金屬中的δ鐵素體含量。2.4 焊縫金屬應具有一定的韌性儲備雖然耐熱鋼焊接結構大多數(shù)是在高溫下工作，但對于壓力容器和管道要求最終的檢驗，通常是在常溫下以工作壓力 1.5 倍的壓力作液壓試驗或氣壓試驗，在受壓設備投運或檢修后，都要經(jīng)歷冷起動過程，因此耐熱鋼焊接接頭亦應具有一定的抗脆斷性。表 2 超超臨界鍋爐新材料對焊接接頭性能的要求常溫力學性能 材料牌號抗拉強度σb MPa屈

9、服強度σs MPa延伸率δ％沖擊功AkvJ使用溫度下的許用應力 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3.1 SA-335P92(SA-213T92)和 SA-335P122(SA-213T122)馬氏

10、體鋼焊接工藝要點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，焊接前要對工件進行預熱，預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，焊接過程中應嚴格控制焊接線能量，層間溫度應小于300℃，優(yōu)先選用焊接熱輸入較小的鎢極氬弧焊。采用焊條電弧焊時應注意多層多道焊，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。對于壁厚較大的工件可以采用埋弧焊進行焊接，但應選用細絲埋弧焊，焊絲直徑應在 3mm以下。對于 T122 和 T92 小直徑管子焊接時，在整個焊接過程中背面要進行充氬保護。而對于 P92和 P122 大直徑厚壁管道和集箱來說要對根部的前三層焊縫的背面進行氬氣保護。焊縫焊完后應采用石棉保溫緩冷并在 100～150℃之間至少停留 1～2 小時，待金相組織全部轉(zhuǎn)變成馬氏體后方可進行焊后熱處理。對于壁厚大于 40mm 的工件，焊后用