超超临界机组主蒸汽管道用材料的比较1.doc

超超临界机组主蒸汽管道材料性能比较
王开龙，徐鸿，刘学，段丽
（华北电力大学（北京）能源与动力工程学院，北京，102206）
摘要：本文首先简单介绍了超超临界机组主蒸汽管道材料的现状及今后发展趋势；随后列出了目前超超临界机组主蒸汽管道常用的三种热强钢P92、P122及E911钢化学成分，对其的力学性能、焊接性能、抗氧化性能和持久强度进行了较系统的比较，阐述了化学成分的微小差别对其材料性能的影响。为今后我国进行超超临界机组主蒸汽管道材料性能的研究提供参考。
关键词：超超临界机组；P92钢；P122钢；E911钢；材料性能

TheComparingforUltraSupercriticalUnitMainSteamPipeline
MaterialProperty
WangKailong,XuHong,LiuXue,DuanLi
(Schoolofenergyandpowerengineering,NCEPU,Beijing,102206)
Abstract:Atfirst,thispaperhasbrieflyintroducedthecurrentsituationofthemainsteampipelinematerialofultrasupercriticalunitanddevelopmenttrendinthefuture;Afterwards,havelistedpresentthreekindsofcommonlyusedhotstrengthsteelP92,P122andE911steelchemicalcompositionforultrasupercriticalunitmainsteampipeline.Havecarriedonsystematiccomparisontoitsmechanicalproperties,weldingproperty,anti-oxidationpropertyandsustainedstrength,explainedtheimpactonitsmaterialpropertiesofsmalldifferenceofchemicalcomposition.Offerreferencetotheresearchthatourcountrycarriesonultrasupercriticalunitmainsteampipelinematerialpropertiesinthefuture.
Keywords:Ultrasupercriticalunit;P92steel;P122steel;E911steel;Materialproperty

作者联系方式：北京华北电力大学36号信箱邮编：102206王开龙
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概述
由于环境、经济效益和能源的要求，使得电厂要求向高效率的方向发展，目前国内外正在
开发多种洁净煤发电技术，即：循环流化床(CFBC)、增压流化床联合循环(PFBC-CC)、整体煤气化联合循环(IGCC)以及超临界(SC)与超超临界技术(USC)。采用这些洁净煤发电技术即可以节约能源、减小对环境的污染（减少SO2、NOx和CO2的排放），还提高了电厂的发电效率。目前，增压流化床联合循环(PFBC-CC)和整体煤气化联合循环(IGCC)尚处于试验或示范阶段,在技术上还存在许多不完善之处。超超临界技术在国外已经有一套相对完整而成熟的设计、制造技术。因此，大容量超临界和超超临界机组将是我国洁净煤发电技术的主要发展方向,也是解决电力短缺、能源利用率低和环境污染严重等问题的最现实和最有效的途径。
超超临界发电技术是采用提高蒸汽的温度和压力来实现电厂效率的提高。在185～535℃温度区间，压力提高到300Pa效率提高约1.9％，而温度提高到650℃效率可提高5.7％。因此，主要是通过提高蒸汽温度来提高电厂效率。但是现在参数的提高受到材料的制约，要求材料具有足够的蠕变强度及持久强度以承受高压和高温的条件，而且需要材料具有良好的综合性能（如：热加工性，焊接性和热弯曲性）。
超超临界机组主蒸汽管道的材料主要是铁素体/马氏体钢，我们所研究的主要也是铁素体钢。对于奥氏体钢，由于奥氏体钢弱的热传导性和大的热膨胀系数使得主蒸汽管道十分容易产生热疲劳。铁素体钢的发展主要有四代，如：表一所示。

表一：铁素体钢四代的发展
阶段年代合金成分变化蠕变断裂强度（105小时）MPa钢种最高使用温
度（℃）11960-7012Cr和9CrMo钢中添加Mo,Nb,V60EM12,HCM9M,
HT9,HT9156521970-85对C,Nb,V优化100HCM12,T91,HCM2S59331985-95用