太钢700℃超超临界电站锅炉用TG700C新型耐热无缝管的开发

太钢通过对成分进行优化设计，采用原料→电炉冶炼→AOD精炼→LF处理→模注→锻造→热挤压→冷轧→热处理→检验的工艺路线，开发出了不同规格的小口径TG700C新型耐热无缝管，其成分、晶粒度、夹杂、常温力学性能、高温力学性能、高温持久性能等各项指标均满足ASMESA-213M的相关标准要求，可应用于600-700℃超超临界电站锅炉过热器、再热器等关键部件。

700℃级超超临界电站候选材料热力学评估及成分设计

根据对700℃级超超临界电站关键部件材料性能的要求,通过材料热力学模拟软件JMatPro8.0及相应的镍基高温合金数据库,研究了6种现有的700℃级电站关键部件高温合金的平衡相与高温力学性能,并对比分析了3种新设计的镍铁基合金性能。结果表明:IN740H合金的平衡相和高温力学性能最优;CCA617合金持久强度不能满足要求;IN706、TOS1X、USC141和GH2984合金的热力学平衡相中均有TCP相析出,组织稳定性较差;新设计的镍铁基合金性能满足要求,组织稳定性好,且镍铁基合金中大量Fe元素取代了Ni、Co,进一步降低了合金成本。

先进超超临界电站锅炉4种候选材料在700 ℃超临界水中的氧化行为

为了筛选先进超超临界电站锅炉的候选材料,以先进超超临界电站锅炉候选合金材料Inconel 617、Inconel 740、HR6W和Sanicro 25为研究对象,研究了4种候选材料在700℃、25 MPa超临界水中氧化320 h后的氧化行为,分析了4种材料的氧化膜二维、三维形貌、微观结构及化学成分,测量了氧化增重,并将实验结果与文献结果进行了对比。结果表明:氧化320 h后,含铁量较高的HR6W和Sanicro 25合金表面形成了内层富铬、外层富铁的双层膜结构,含镍量较高的Inconel 617和Inconel 740合金形成了单层尖晶石结构氧化层;环境温度、环境压力的增加对于合金在超临界水中的氧化增重均有促进作用;超临界水与合金表面的铁元素反应生成氢,对于合金表面连续性铬氧化层的形成具有抑制作用。4种候选材料的氧化增重及氧化膜厚度由大到小排序均为:Sanicro 25、HR6W、Inconel 740、Inconel 617。

超(超)临界电站锅炉外部检验分析

超(超)临界电站锅炉的使用和运行管理水平决定了机组的安全性,及时通过外部检验发现问题并进行处理是行之有效的方法。本文归纳了外部检验具体项目,在收集汇总了大量超(超)临界电站锅炉检验结果的基础上,分类统计了各检验项目发生问题的概率,并对主要问题可能引起的安全风险进行了分析。检验人员在确定检验方案时,可参考该统计结果,能够提高外部检验工作的质量及时效性,为保障锅炉的安全稳定运行发挥作用。

700℃超超临界机组用Alloy 617 mod时效析出相

研究了Alloy617mod在750℃下时效3000h过程的析出相种类及其对室温硬度和冲击性能的影响。Alloy617mod时效后析出M23C6碳化物和γ′相。随时效时间延长，晶内、晶界析出物数量增多，晶界碳化物尺寸和分布无明显变化。经300h时效后，M23C6和γ′相产生析出强化，提高了合金硬度。晶界碳化物导致界面结合强度降低，晶界成为裂纹的发源地，引起冲击吸收能量降低。时效过程γ′相与基体相保持共格关系，产生共格应力，有利于硬度提高；同时γ′相析出强化使晶界附近难以协调塑性变形，易导致开裂，也引起冲击吸收能量降低。时效300-3000h过程的时效态Alloy617mod硬度和冲击吸收能量分别为207-214HB和75～83J，具有良好的稳定性。

700℃超超临界火电机组用高温材料研究进展

综述了当前世界各国重点研究的700℃超超临界火力发电机组锅炉用水冷壁、过(再)热器、主蒸汽管道及高温出口集箱用高温材料的显微组织、性能现状及研究进展。对于水冷壁可选用HCM12钢和Inconel 617合金作为其高温段备选材料;Inconel 740合金改良后制得的Inconel740H合金因具有优良的持久蠕变强度和焊接性能,应是高温过(再)热器、主蒸汽管道及高温出口集箱的主要备选材料。今后的研究应通过实践进一步验证上述材料的高温持久强度及蠕变强度,并探索合理的热加工工艺,提高其热加工性能和焊接性能,降低材料的成本。

700℃超超临界燃煤发电机组关键部件验证试验平台控制系统设计

为使我国首个700℃超超临界燃煤发电机组关键部件验证试验平台能够安全、高效、长周期运行,结合日立H5000M DCS特点,设计了该机组关键部件验证试验平台控制系统,通过分析项目组态、调试过程中遇到的问题,完善了控制系统功能设计,建立了有效的控制运行策略。经现场冷态调试及热态调试,该控制系统超调在0.5%以内,响应时间为60s,升温速率为2~3℃/min,控制效果良好。目前,试验平台已通过168h试运行,系统整体运行平稳,控制系统的稳定性和调节性良好,自动投用率达到100%,联锁投入率达到100%。

蒸汽温度700℃超超临界锅炉受热面选材研究

报道了蒸汽温度700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面部件的材料性能,分析了12Cr1Mo VG,T23,T24,T91,T92,T122,VM12 SHC,TP347H,TP347HFG,Super304H,TP310HCb N,Sanicro25,HR6W,617Mod和740H管子制造700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面的适用温度范围,提出了700℃超超临界锅炉水冷壁和过热器等受热面选材建议。

超超临界700℃火电机组热力系统的㶲分析

基于分析法与矩阵结构分布理论,结合AD700技术的研究成果,对700℃、1 000 MW超超临界火电机组进行分析,揭示系统各部件损失的分布、大小与成因,并针对其进行优化改进,为新型超超临界机组参数的优化与节能挖掘潜力提供参考。

700℃超超临界锅炉高温过热器再热器用Sanicro 25新材料焊接工艺研究

试验选用Alloy 617 mod镍基焊材为填充金属,焊接Sanicro 25奥氏体不锈钢管,通过了焊接接头的常温力学性能、高温短时拉伸性能、高温时效性能及高温持久性能试验。结果表明:焊接接头的常温、高温力学性能均满足相关标准的规定。

700℃先进超超临界锅炉SA-213T92水冷壁工地焊焊接工艺研究

介绍了700℃超超临界锅炉SA-213T92水冷壁工地安装焊接工艺可行性,通过模拟工地安装焊接工艺,了解SA-213T92水冷壁工地焊口组装、SA-387Gr91扁钢对接等可焊性工艺试验,试验结果证实SA-213T92管排工地安装是可行的。

700℃等级超超临界燃煤锅炉用金属材料应用分析

近年来,世界各国开始着力研发先进超超临界(A-USC)燃煤发电技术,A-USC锅炉设计参数显著提高,其设计温度和压力已经分别达到700℃和35 MPa,对金属材料的高温强度、抗氧化性、抗腐蚀性及焊接性能等提出较高的要求。针对世界各国相继开展的A-USC机组研究项目,本文介绍了各国重点研究的700℃等级A-USC锅炉过(再)热器及高温蒸汽管道可采用的Inconel617、Haynes230、Inconel617B、Nimonic263及Inconel740等镍基高温合金的组织结构、性能及国内外研究进展,并对上述各部件选用镍基合金提出建议,供相关材料研究人员参考。

700℃超超临界锅炉再热器集箱选材分析

介绍了700℃超超临界锅炉再热器集箱候选的GH984G、HR6W铁镍基合金、617B和740H镍基合金等新材料性能。对选用HR6W、617B、740H大口径管制造的不同外径、不同设计温度的700℃超超临界锅炉再热器集箱进行了分析计算,分析了HR6W、617B、740H大口径管用于700℃超超临界锅炉再热器集箱的适用温度范围,提出了700℃超超临界锅炉各温度段再热器集箱选材建议。

700℃超超临界火力发电机组高温压力管道用材研究进展

介绍了美国、日本及欧洲等国家700℃超超临界火力发电机组及压力管道高温用材的开发现状,并对目前国际上700℃超超临界火力发电机组较有竞争力的几种镍基合金候选材料进行了对比分析。结合我国在相关领域的研究情况,分析了目前我国700℃超超临界火力发电机组研究中存在的问题。指出Inconel 740H镍基合金的持久强度和抗腐蚀性能最好,但其焊接接头的高温长时性能研究尚不成熟,电站高温合金材料的选择和研发尚未完全解决,该问题仍将是世界各国的研究重点。

700℃先进超超临界燃煤电站汽轮机高位布置方案可行性研究

通过对塔式炉主蒸汽系统管道和高温再热蒸汽管道的应力计算,论证了700℃先进超超临界燃煤电站(A-USC)汽轮机高位布置方案的可行性,表明高位布置方案是实现700℃A-USC电站商业化运行的有效途径。

650℃超超临界镍基高温合金超高压内缸铸造技术研究

介绍了高参数燃煤发电机组用镍基高温合金12 t级超高压内缸铸造技术研究工作及相关生产经验。结合镍基高温合金的材料特性、超高压内缸铸件的结构特点,应用MAGMA软件进行充型、凝固、应力多场耦合的模拟计算,并结合多年生产制造经验,制定合理的铸造工艺方案。目前,铸件已经完成毛坯制作,经对铸件化学成分、表观质量、尺寸进行检测,满足相关要求,为后续的工程化制造提供了经验。

700℃超超临界对冲燃烧螺旋管圈锅炉水动力计算与壁温安全性分析

为了确保具有较高受热面温度的700℃超超临界锅炉的可靠运行,基于非线性流动网络系统模型,开发出超超临界锅炉水动力计算程序,将同类型锅炉的程序计算结果与电厂实炉数据进行比较,验证了程序的正确可靠性。根据700℃超超临界对冲燃烧螺旋管圈锅炉的结构布置特点,将水冷壁管和各类集箱分别等效成流量回路和压力节点,计算得出在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)、50%BMCR和30%BMCR负荷时的水冷壁压降、流量分配、炉膛出口工质温度分布及壁温沿炉膛高度方向的变化趋势。结果表明:各负荷工况下水冷壁金属壁温均在材料允许范围内,该采用螺旋管圈布置的700℃超超临界对冲燃烧锅炉的水动力安全可靠。

700℃及以上等级超超临界汽轮机螺栓材料选材的探讨

综合近年来国内外先进超超临界汽轮机螺栓材料方面的资料,分析了国内外700℃及以上等级超超临界汽轮机螺栓的选材及材料性能情况,给出了我国700℃等级超超临界汽轮机螺栓的候选材料。

700℃超超临界机组锅炉候选材料异种焊接头服役组织研究

对700℃超超临界燃煤发电机组关键部件验证试验平台运行1万h的TG700A和HT700T的锅炉合金管异种焊接头进行取样品分析,研究了服役态焊接接头微观组织和硬度的演化。结果表明:服役后,焊缝中富Mo、Ti元素的一次碳化物稳定存在于枝晶间,熔合线两侧合金元素未发生明显的互扩散;焊接热影响区晶界碳化物发生轻微粗化,且硬度与母材相当;内壁蒸汽氧化层以氧化铬为主,热影响区与母材氧化层形貌均无差别,平均厚度约为7μm,在服役工况下属于完全抗氧化级;经过1万h服役后焊接接头的组织稳定性良好。

700℃超超临界塔式切圆燃烧锅炉水冷壁设计

对700℃超超临界塔式切圆燃烧锅炉的水冷壁进行设计,总体方案为下部炉膛采用螺旋管水冷壁,上部炉膛采用垂直管汽冷壁。以660 MW等级700℃塔式切圆燃烧锅炉为设计对象,确定了其水冷壁的结构参数、热力边界条件和热负荷分布曲线,并对其水动力进行了计算。根据管壁温度和鳍片温度计算结果,确定水冷壁材料为水冷壁管下部采用12Cr1MoVG材料,鳍片采用12Cr1MoV材料;水冷壁管上部采用SA213-T92材料,鳍片采用SA387-Gr91材料。