超超临界机组汽轮机转子用9%-12%Cr耐热钢研究

文章介绍了超超临界汽轮机转子用9%-12%Cr耐热钢的发展历程,重点阐述了其基体组织与强化相的研究进展,并探讨了含B的9%-12%Cr转子用中存在的问题,展望了超超临界机组汽轮机转子用耐热钢中的发展趋势。

9%～12%Cr马氏体耐热钢母材及焊缝的硬度控制

对P91钢母材及焊缝硬度与强度、冲击功及断裂韧度的关系进行的试验研究表明,当硬度低于180 HB时,P91钢母材及焊缝的强度不满足相关标准要求;当硬度高于270 HB时,焊缝的冲击功不满足相关标准的要求。试验结果与9%～12%Cr马氏体耐热钢的硬度控制判据相吻合。

超超临界火电机组9%~12%Cr耐热钢研究

介绍在9%~12%Cr钢冶炼技术方面的研发现状,指出冶炼过程中存在的难点,分析9%~12%Cr钢的冶炼技术路线,指出后续技术开发方向。

9%～12%Cr耐热钢汽轮机缸体材料设计理念

介绍9%~12%Cr铁素体耐热钢的发展历程及超超临界汽轮机缸体材料在日、韩、美及欧洲等国家和地区的研发动态。重点介绍了欧洲COST计划、韩国斗山、日本国立材料研究所等的研究成果。从避免δ铁素体析出,增加强化相稳定性及提高材料在服役条件下的耐蚀性等角度出发,提出适用于620℃超超临界汽轮机缸体材料的耐热合金优化设计理念。

9％-12％Cr高等级耐热钢的IV型开裂研究进展

9%～12%Cr高等级耐热钢因其性能优势在超超临界机组中有良好的应用前景,但这些钢在高温、低应力长时间运行时其焊接接头的细晶区有出现IV型开裂的可能性。介绍国外研究机构对铁素体耐热钢IV型开裂的研究成果,分析了IV型开裂的试验应力该如何确定,我国目前投产运行的超超临界机组P92钢焊接接头的服役参数是否会导致IV型开裂从而引起部件失效等,从而为试验研究新型耐热钢的IV型开裂提供依据。

高性能9%~12%Cr转子钢发展现状及锻件国产化概况

概括了火电机组汽轮机转子用铁素体耐热钢的发展现状,以及国内外生产与应用情况。介绍了首支COST-FB2国产化锻件的生产试制情况,并将国产锻件性能与国外报道的数据以及进口转子性能进行对比,结果表明,国产锻件能够达到国外水平,但距少数企业的高水平锻件仍存在差距。以国内现有的技术现状为基础,讨论了现阶段高性能转子锻件国产化存在的部分问题,未来需要在电渣冶炼与组织均匀化等多个方面进行技术攻关。

马氏体耐热钢9Cr-Mo-Co-B焊接性研究

文章对近几年新开发的一种9%~12%Cr马氏体耐热钢的焊接性进行了研究。试验表明该材料焊接性较差,具有较强的焊接冷裂纹倾向,预热温度高于200℃时才可以避免冷裂纹的发生。在对该材料的焊接性进行初步评价的基础上,对曼彻斯公司和伯乐公司的焊接材料进行了熔敷金属试验。结果表明,伯乐公司的焊接材料综合性能更稳定。

9%～12%Cr马氏体钢蠕变疲劳寿命的影响因素研究

根据P92钢在600℃下、X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃下以及P91钢在575℃下应力控制加载蠕变-疲劳交互作用试验数据,研究了9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的影响因素。研究发现,当保载时间较短时,保载时间越长,疲劳寿命越短,但当保载时间较长时,保载时间对疲劳寿命的影响可以忽略不计;保载时间较短时,疲劳寿命均与应力比成反比,但应力比对于疲劳寿命所产生的影响不大,且随着保载时间的增加而逐渐减弱。通过对比X12CrMoWVNbN10-1-1钢在620℃时的疲劳寿命与P92钢在600℃时的疲劳寿命发现,P92钢的疲劳寿命更长;当温度和应力比相同,最大应力为250 MPa的P91钢的疲劳寿命比最大应力为260 MPa的P91钢的疲劳寿命相对更短,因此温度和最大应力是影响9%~12%Cr马氏体钢蠕变-疲劳寿命的最主要因素。

焊接去应力处理对9%～12%Cr耐热铸钢性能的影响

通过对钢的去应力处理工艺，多次去心力处理对钢强度的影响，焊后热处理方式及焊材成分对钢的蠕蛮持久性能的影响等进行研究，得出9％～12％Cr铁素体耐热钢的特点，为研发新型铁素体耐热钢奠定基础。

激光共焦扫描显微镜及其在9%～12%Cr钢微观组织观察中的应用

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及激光共焦扫描显微镜(LEXT)对9%～12%Cr马氏体耐热钢的微观组织形貌的分析表明,LEXT具有更高的分辨率和放大倍率,可用来观察样品表面亚微米程度(0.2μm)的三维形态和形貌,又可以测量微小尺寸。LEXT在进行9%～12%Cr钢制高温承压部件微观组织老化规律研究和金属监督检验等方面具有明显的优势和应用前景。

9%～12%Cr钢在蠕变时效中析出相变化的研究

针对9%～12%Cr钢为含析出相M23C6和MX的回火马氏体组织,在高温蠕变或时效过程中会析出Laves相和Z相的情况,结合国内外对9%～12%Cr钢析出相的最新研究成果,详细分析了在蠕变时效过程中析出相的特征、析出规律和对蠕变开裂的影响。

高铬马氏体耐热钢蠕变损伤评估技术研究进展

对高铬马氏体耐热钢蠕变损伤评估技术的研究开发现状进行了综述,具体包括金相复型、正电子湮没、硬度测量、超声波检测、电子背散射衍射、电化学测量、蠕变应变测量、小冲压试验等技术,分析了各种技术在工程应用上存在的问题和应用前景,并对国内高铬马氏体耐热钢蠕变损伤评估技术的研究开发提出了建议,指出蠕变应变测量和小冲压蠕变试验是最具发展前景的监测技术。

9%—12%Cr铁素体耐热钢持久性能评估方法的研究

常规时间-温度参数法（TTP）,如Larson-Miller Parameter（LMP）参数法以及Orr-Sherby-Dorn（OSD）方法对9%—12%Cr铁素体耐热钢进行持久性能预测时存在性能过估,且预测值与实测值之间存在明显差异,本文提出了LMP的分区及其C值优化,以及基于短时实验数据（≤5×10^3h）预测长时（5×10^3—1×10^5h）持久性能的方法.利用已有的持久性能数据,应用所提出的方法进行了应力与持久断裂时间及其相关参量的计算、作图及其比较.结果表明,单区LMP方法的C值随钢种而异;多区LMP方法的C值随钢种及实验应力区而异;基于短时实验数据（≤5×10^3h）预测长时（5×10^3—1×10^5 h）持久性能的预测值与实测值吻合;d[g（σ）]/d（P）随P的变化率可反映不同钢种持久性能的稳定性;LMP分区法及预测函数优化法的计算值与实测值的吻合性很好并进一步克服了利用给定温度下短时持久实验数据外推长时持久性能的过估倾向.

超超临界机组用P92钢焊接细晶区高温蠕变行为研究

用热模拟方法制备了P92钢的焊接细晶区(fine grained heat-affected zone,FGHAZ)试样,观察细晶区的显微组织,研究比较细晶区与母材在650℃、90～120MPa蠕变行为的差异。研究结果表明,与母材相比,细晶区的蠕变性能出现劣化现象,稳态蠕变速率明显增大,蠕变断裂寿命缩短。可用幂律蠕变定律来描述细晶区稳态蠕变速率与应力之间的关系。当应力≥100MPa时,n为15.1;应力小于100MPa时,n降低为8.64。高应力(≥100MPa)下,细晶区蠕变断裂主要受晶内空位和裂纹形成与扩展所控制,且其断裂数据遵循Monkman-Grant规律。与母材相比,细晶区M23C6相数量和尺寸差别不大,但其基体组织有显著改变,板条亚结构特征不明显。FGHAZ蠕变性能的劣化可能与基体组织改变有关。

9-12%Cr钢的强化机理

9-12%Cr钢的强化机理为析出强化、弥散强化和位错强化。分布于原奥氏体晶界、板条界等位置的M23C6及板条内部弥散分布的MX是主要强化相,特定条件下的Laves相也会起强化作用。伴随着M23C6的聚集长大、MX的粗化及Z相的析出,马氏体发生回复,位错运动障碍减小,蠕变性能逐渐下降。微合金元素C、N、Ti、V、B的加入可以控制M23C6及MX数量及分布形态,从而抑制马氏体板条的回复及增加位错运动障碍,保持9-12%Cr钢的蠕变性能。

我国超超临界汽轮机高温转子锻件材料研发建议

文章论述欧洲、日本及国内超超临界高温转子锻件材料研发情况,结合国内9%～12%Cr铁素体耐热钢转子锻件的实际研发情况,给出我国超超临界汽轮机高温转子锻件材料的研发建议。

630～650℃超超临界汽轮机高温转子锻件研发难点

介绍了630~650℃超超临界汽轮机高温转子锻件的研发难点。通过论述合金元素对9%~12%Cr铁素体耐热钢性能的影响,分析了超级铁素体耐热钢转子锻件研发存在的难点,如Ⅳ型裂纹失效、抗氧化性、N/B比例和组织稳定性问题等。分析表明,只有解决这些难点问题,才能保证转子在630~650℃下长期稳定运行。

火电机组高中压转子选材的研究进展

为了节约资源和保护环境,传统燃煤机组面临降煤耗、提热效的重大挑战,热效率的提高依赖于机组蒸汽参数的优化和材料的更新换代。转子作为汽轮机组的核心热端部件之一,在高温高压蒸汽中服役并承受各种交变负载。随着蒸汽温度从600℃升高到700℃以上,转子选材面临更严苛的挑战——材料逐渐由传统的9~12%Cr耐热钢过渡到镍基高温合金。对于不同参数的汽轮机转子选材,各国纷纷制定了研究计划。本文论述了转子选材的注意事项以及世界各大国的研究进展,并回顾了国内汽轮机机组的发展情况;综述了国外700℃等级汽轮机高中压转子选材研究成果,为我国700℃等级汽轮机研发提供一定视角和参考。

625℃等级超超临界汽轮机高中压转子材料研究

论述了国外625℃等级超超临界汽轮机高中压转子用9％～12％Cr铁素体钢的研发和应用情况以及钢的强化机理，并结合国内情况，给出我国625℃等级超超临界汽轮机高中压转子用材建议。

我国超超临界汽轮机用高温铸件材料发展趋势

论述了国外汽轮机用高温铸件材料的发展状况，分析比较了9％-12％Cr铁素体耐热钢和镍基合金铸件与低合金铸件制造工艺的差异，指出我国超超临界汽轮机用高温铸件材料的发展趋势。