第一篇：7-超超臨界火電廠材料研究綜述及選材分析-50

超超臨界火電廠材料研究綜述及選材分析

周榮燦 范長(zhǎng)信

（西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710032）

摘要：超超臨界火力發(fā)電是現(xiàn)階段技術(shù)上最成熟、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最好的已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行的火電技術(shù)，在最近數(shù)十年將有廣闊的應(yīng)用前景。由于蒸汽溫度和壓力的提高對(duì)關(guān)鍵部件的抗蠕變、疲勞、高溫氧化與腐蝕等性能都提出了更苛刻的要求，耐熱材料的開發(fā)及其應(yīng)用是發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)的最重要的基礎(chǔ)。本文對(duì)國(guó)際上各階段的研究計(jì)劃及其中的材料研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。并對(duì)超超臨界發(fā)電機(jī)組中各關(guān)鍵部件采用的耐熱材料的發(fā)展進(jìn)行了回顧。國(guó)內(nèi)近已有數(shù)臺(tái)超超臨界機(jī)組開始投入建設(shè)，超超臨界火電技術(shù)在我國(guó)有著非常廣闊的發(fā)展前景。但國(guó)內(nèi)目前機(jī)組的建設(shè)只能立足于材料的國(guó)際采購(gòu)，對(duì)于新型耐熱材料還需要進(jìn)行大量的加工工藝研究和服役特性研究，以保障機(jī)組順利建設(shè)和安全可靠運(yùn)行。本文同時(shí)對(duì)現(xiàn)階段超超臨界火力發(fā)電機(jī)組所采用的幾種典型新型耐熱鋼的性能進(jìn)行了歸納和介紹，并根據(jù)機(jī)組的不同參數(shù)對(duì)鍋爐部件材料的選擇進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：超超臨界火電廠；耐熱鋼；性能；選材 前言

火力發(fā)電行業(yè)目前面臨兩方面的壓力，首先市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇需要降低發(fā)電成本，另一方面人們對(duì)全球環(huán)境問(wèn)題日益關(guān)注，要求電廠降低SOX、NOx、CO2的排放，滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求。發(fā)展?jié)崈裘喊l(fā)電技術(shù)是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵，就目前以及將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，在眾多的潔凈煤發(fā)電技術(shù)中超超臨界發(fā)電技術(shù)的繼承性和可行性最高，同時(shí)具有較高的效率和最低的建設(shè)成本。

除了上世紀(jì)50、60年代投運(yùn)的幾臺(tái)超超臨界機(jī)組外，從90年代初到目前為止全世界已經(jīng)新建超超臨界機(jī)組超過(guò)60臺(tái)，其參數(shù)還在不斷地提高。我國(guó)也正積極發(fā)展超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)，已經(jīng)有幾座超超臨界電廠正在建設(shè)之中。材料技術(shù)在超超臨界發(fā)電中的作用

超超臨界機(jī)組相對(duì)超臨界機(jī)組蒸汽溫度和壓力參數(shù)的提高對(duì)電站關(guān)鍵部件材料帶來(lái)了更高和更新的要求,尤其是材料的熱強(qiáng)性能、抗高溫腐蝕和氧化能力、冷加工和熱加工性能等，因此材料和制造技術(shù)成為發(fā)展先進(jìn)機(jī)組的技術(shù)核心。

國(guó)際上已經(jīng)在運(yùn)營(yíng)或在設(shè)計(jì)建設(shè)階段的超超臨界機(jī)組溫度參數(shù)大多在566－620℃，壓力則分為25MPa、27MPa和30-31MPa三個(gè)級(jí)別。高的蒸汽參數(shù)對(duì)電站用鋼提出了更苛刻的要求，對(duì)鍋爐來(lái)說(shuō)具體表現(xiàn)在：

高溫強(qiáng)度 對(duì)于主蒸汽管道、過(guò)熱器/再熱器管、聯(lián)箱和水冷壁材料都必須有與高蒸汽參數(shù)相適應(yīng)的高溫持久強(qiáng)度。

高溫腐蝕 煙氣側(cè)的腐蝕是影響過(guò)熱器、再熱器、水冷壁壽命的一個(gè)重要因素，當(dāng)金屬溫度提高，煙氣腐蝕將大幅度上升，因此超超臨界機(jī)組中腐蝕問(wèn)題更加突出。

蒸汽側(cè)的氧化 運(yùn)行溫度的提高加劇了過(guò)熱器、再熱器甚至包括聯(lián)箱和管道等蒸汽通流部件的蒸汽側(cè)氧化，這將導(dǎo)致三種后果：氧化層的絕熱作用引起金屬超溫；氧化層的剝落在彎頭等處堵塞引起超溫爆管以及閥門泄漏；剝落的氧化物顆粒對(duì)汽機(jī)前級(jí)葉片的沖蝕。因此在過(guò)熱器、再熱器等材料選擇中應(yīng)充分考慮到抗蒸汽氧化及氧化層剝落性能。

熱疲勞性能 由于機(jī)組啟停、變負(fù)荷和煤質(zhì)波動(dòng)引起的熱應(yīng)力，對(duì)于主蒸汽管道、聯(lián)箱、閥門等厚壁部件，材料的抗熱疲勞性能是與高溫強(qiáng)度同等重要的指標(biāo)，應(yīng)在保證強(qiáng)度的前提下盡可能選擇熱導(dǎo)率高和熱膨脹系數(shù)低的鐵素體耐熱鋼。

對(duì)汽機(jī)而言，其中的轉(zhuǎn)子、葉片以及其它旋轉(zhuǎn)部件承受巨大的離心力，運(yùn)行參數(shù)的提高對(duì)耐熱鋼的熱強(qiáng)性能提出了更高要求，而汽缸、閥門等由于溫度和壓力的提高也需要更好的熱強(qiáng)性能，高溫緊固件需要有更高的拉伸屈服強(qiáng)度和蠕變松弛強(qiáng)度、在蒸汽環(huán)境下的抗應(yīng)力腐蝕能力以及足夠的韌性、塑性以避免蠕變裂紋形成。機(jī)組的啟停、變負(fù)荷與煤質(zhì)的波動(dòng)要求厚壁部件如轉(zhuǎn)子、缸體、閥門材料有低的熱疲勞和蠕變疲勞敏感性。對(duì)再熱蒸汽溫度高于593℃的低壓轉(zhuǎn)子還必須考慮材料在該溫度范圍內(nèi)的回火脆性。國(guó)外耐熱鋼開發(fā)計(jì)劃

歷史上曾經(jīng)在50-60年代投運(yùn)了幾臺(tái)USC機(jī)組，包括美國(guó)Philo 6（125MW，31MPa/621℃/565℃/538℃）、Eddystone 1（325MW，34.5MPa，649℃/566℃/566℃）、英國(guó)的Drakelow 1

2###（375MW，24MPa/593℃）、聯(lián)邦德國(guó)Hüls化工廠的自備電廠1機(jī)（85MW，29.4MPa，600℃/560℃/650℃）等。但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)原因，美國(guó)和德國(guó)的機(jī)組都只能降低參數(shù)運(yùn)行，如Eddystone 1大多數(shù)時(shí)間是在32.4MPa/605℃的參數(shù)下運(yùn)行，制造和運(yùn)行中出現(xiàn)的多數(shù)的問(wèn)題都是材料問(wèn)題，受當(dāng)時(shí)的材料技術(shù)水平限制，厚壁部件采用奧氏體耐熱鋼，奧氏體鋼的低導(dǎo)熱系數(shù)和高熱膨脹系數(shù)引起高溫?zé)釕?yīng)力和疲勞開裂?？紤]到建設(shè)成本和可用率，后來(lái)新建的機(jī)組退回到了亞臨界參數(shù)。直到70年代中期能源危機(jī)的出現(xiàn)及隨后的燃料價(jià)格攀升才使人們重新考慮高參數(shù)發(fā)電技術(shù)，促成了一系列發(fā)展超臨界和超超臨界發(fā)電技術(shù)的合作研究計(jì)劃。由于已充分認(rèn)識(shí)到耐熱材料對(duì)成功實(shí)現(xiàn)高參數(shù)機(jī)組建造和可靠運(yùn)行的決定作用，這些研發(fā)項(xiàng)目都把耐熱材料的研究和應(yīng)用作為主要內(nèi)容，其研究結(jié)果構(gòu)成了目前超超臨界機(jī)組的材料技術(shù)基礎(chǔ)。目前還在進(jìn)行新一輪研究計(jì)劃為今后20-30年提供發(fā)電技術(shù)，如歐盟的Thermie AD700和COST536、美國(guó)的Vision 21和日本的New Sunshine計(jì)劃等。3.1 歐洲的超超臨界機(jī)組材料研究 3.1.1 COST 501計(jì)劃

歐洲超超臨界電站材料的研發(fā)主要在COST（Cooperation in Science ＆ Technology）計(jì)劃的支持下完成。1983-1997年期間進(jìn)行的COST 501計(jì)劃主要開發(fā)化石燃料電廠部件用先進(jìn)材料，研究范圍非常廣，幾乎包括了耐熱鋼、高溫合金、ODS合金、陶瓷等各種材料的開發(fā)和性能研究。在汽輪機(jī)發(fā)電技術(shù)中，COST 501計(jì)劃的目標(biāo)是建立29.4MPa/600℃/600℃和29.4MPa/600℃/620℃的機(jī)組，其中包括高N和含硼鐵素體鋼的開發(fā)、聯(lián)箱及管接頭的整體粉末冶金制備等。在COST 501中由來(lái)自歐盟各國(guó)的汽輪機(jī)和鍋爐制造商、鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)、電力公司參與研究和開發(fā)，并與VGB、Brite-Euram、Marcko、ECCC等機(jī)構(gòu)和項(xiàng)目緊密結(jié)合。整個(gè)項(xiàng)目分為三個(gè)階段進(jìn)行：第一階段有12個(gè)國(guó)家參與，共104個(gè)項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)1500萬(wàn)歐元；第二階段14個(gè)國(guó)家參與，共210個(gè)項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)4800萬(wàn)歐元；第三階段集中于開發(fā)高效低排放系統(tǒng)所需的材料，共16個(gè)國(guó)家參與，有超過(guò)200個(gè)項(xiàng)目。在COST 501中開發(fā)出了E911鍋爐管和高溫蒸汽管道材料以及COST E、COST F和COST B等汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料、G-X12CrMoWVNbN9 1和G-X12CrMoWVNbN 10 1 1鑄鋼等，同時(shí)對(duì)P91、E911等材料的加工工藝和性能進(jìn)行了全面的研究。

#33 3.1.2 COST 522計(jì)劃

COST 522計(jì)劃是歐洲在先進(jìn)發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)新的舉措，即“21世紀(jì)的發(fā)電：高效率、低污染的發(fā)電廠”，它是在以往的COST計(jì)劃特別是COST501計(jì)劃成功的基礎(chǔ)上的繼續(xù)。該計(jì)劃1998年8月開始，到2003年結(jié)束。其中有16個(gè)歐盟國(guó)家的70個(gè)不同機(jī)構(gòu)參與，共有100多個(gè)研究項(xiàng)目。計(jì)劃開發(fā)合適的材料、涂層和表面處理以滿足：

? 最高入口蒸汽溫度650℃的蒸汽輪機(jī)電廠；

? 燃燒室溫度1450℃、NOx排放小于10ppm的燃?xì)廨啓C(jī)的需要。

在蒸汽輪機(jī)項(xiàng)目中，將應(yīng)用鐵素體鋼建造蒸汽參數(shù)為29.4MPa/620℃/650℃的超超臨界機(jī)組，效率達(dá)到50％左右。同時(shí)還將改善壽命預(yù)測(cè)的方法，建立描述蠕變和低周疲勞行為的材料模型，并改善電廠模擬技術(shù)和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。分為鍋爐和汽輪機(jī)兩個(gè)子項(xiàng)目，圖1是COST 522蒸汽輪機(jī)發(fā)電項(xiàng)目組的組織圖。

圖1 COST 522蒸汽輪機(jī)發(fā)電項(xiàng)目組的組織

表1 AD700項(xiàng)目的時(shí)間表

3.1.3 Thermie AD700項(xiàng)目

歐盟還啟動(dòng)了最新一輪的研發(fā)計(jì)劃－Thermie AD700 PF Power Plant（兆卡計(jì)劃－先進(jìn)的700℃燃煤電廠），即在今后20年實(shí)現(xiàn)37.5MPa/700℃參數(shù)運(yùn)行，效率達(dá)到55%的目標(biāo)，Thermie計(jì)劃由40多個(gè)歐洲公司資助，預(yù)計(jì)于2015年完成。其中關(guān)鍵部件將采用Ni基高溫合金,材料研究工作集中于高溫長(zhǎng)期運(yùn)行部件的蠕變性能、煙氣和蒸汽腐蝕氧化、熱疲勞性能

和厚壁部件的生產(chǎn)、焊接能力等。例如他們正計(jì)劃用改良Inconel 617（54Ni-22Cr-1.2Co-9Mo-1Al-0.3Ti）制造用于高溫出口部件的鍋爐大口徑管。作為過(guò)熱器管這種材料的750℃/10h持久強(qiáng)度要達(dá)到100MPa，作為其它高溫區(qū)域用的大口徑管道700℃的強(qiáng)度達(dá)到100MPa。但是制造改良Inconel大口徑管的工藝還有待開發(fā)。

Thermie計(jì)劃是圍繞兩個(gè)主題進(jìn)行組織的：更清潔的能源系統(tǒng)包括可再生能源；有助于提高歐盟競(jìng)爭(zhēng)力的經(jīng)濟(jì)高效的能源系統(tǒng)。AD 700項(xiàng)目共分6個(gè)階段（表1）。3.1.4 COST 536計(jì)劃

即“環(huán)境友好電廠的關(guān)鍵部件合金的開發(fā)”

通過(guò)前期的COST501和522項(xiàng)目開發(fā)出了一系列的9-12%Cr鋼，部分已經(jīng)應(yīng)用取得了良好的效益，目前最先進(jìn)的火電機(jī)組參數(shù)在600-620℃，通過(guò)對(duì)這類材料進(jìn)行改進(jìn)可使蒸汽溫度提高到640-650℃，獲得2-3%的效率增益，而成本卻不明顯提高。COST 536與前面兩個(gè)項(xiàng)目相比，主要從三個(gè)層次集中于一些新的技術(shù)領(lǐng)域：

在納米尺度（合金開發(fā)和組織穩(wěn)定性）的計(jì)算機(jī)輔助合金設(shè)計(jì)和模擬；

在介觀尺度（力學(xué)和氧化性能測(cè)試）解決同時(shí)獲得高的高溫強(qiáng)度與抗氧化性能所面臨的挑戰(zhàn)，通常需要開發(fā)涂層材料；

在宏觀尺度（部件制造和測(cè)試）解決實(shí)際部件與實(shí)驗(yàn)室試制材料之間的性能差異，以及常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在新材料應(yīng)用中的局限性。

在該項(xiàng)目之前已經(jīng)啟動(dòng)了Komet650、Supercoat以及AD700等項(xiàng)目。正在執(zhí)行的AD700面向的是700℃電廠的材料開發(fā)和設(shè)計(jì)以及示范電廠的建設(shè)，需要采用鎳基高溫合金并導(dǎo)致建設(shè)成本的大幅度增加。本項(xiàng)目將支持和補(bǔ)充AD700項(xiàng)目：

能用于640-650℃的改良鋼種將減少價(jià)格貴的多的鎳基合金的數(shù)量從而降低成本； 減少鎳基合金的數(shù)量還有助于提高機(jī)組的運(yùn)行靈活性。

COST 501和522是兩個(gè)比較成功的項(xiàng)目，COST536是前兩個(gè)項(xiàng)目的繼續(xù)，前二者通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行材料研究，本項(xiàng)目通過(guò)借助計(jì)算機(jī)輔助合金成分設(shè)計(jì)程序、組織穩(wěn)定性和特定組織的蠕變性能預(yù)測(cè)的計(jì)算機(jī)模擬、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析等一系列理論性更強(qiáng)的方法進(jìn)行。

本項(xiàng)目為期五年，有歐盟14個(gè)國(guó)家參與，研究經(jīng)費(fèi)約13000萬(wàn)歐元。

除此之外，在歐洲各國(guó)還有自己的耐熱材料研究項(xiàng)目，如德國(guó)的MARKCO和VGB158、英國(guó)潔凈煤技術(shù)項(xiàng)目等。3.2 日本的新材料研究

日本的鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)如住友金屬、NKK、新日鐵、神戶制鋼和鍋爐、汽機(jī)制造商如三菱、東芝等都投入了大量的力量開發(fā)用于先進(jìn)的燃煤發(fā)電機(jī)組用的新型耐熱材料，比較成功的有新日鐵的NF616（T/P92）、住友金屬的HCM2S、HCM12A、Super304H、TP347HFG、HR3C等鍋爐部件用鋼和TMK1和TMK2等轉(zhuǎn)子用鋼。80年代初，日本啟動(dòng)了超超臨界發(fā)電技術(shù)的研究計(jì)劃，由電源開發(fā)公司（EPDC）領(lǐng)銜，鋼鐵、鍋爐、汽機(jī)制造廠和研究機(jī)構(gòu)參加。由于日本當(dāng)時(shí)已經(jīng)開發(fā)出了一系列的9-12Cr％鐵素體耐熱鋼和奧氏體耐熱鋼，其蠕變強(qiáng)度和耐腐蝕性能都很好，因此日本對(duì)超超臨界機(jī)組的研究主要集中于這些耐熱材料在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中的性能數(shù)據(jù)和可靠性。第一階段（1981－1993年）

的研究?jī)?nèi)容包括材料基礎(chǔ)性試驗(yàn)、593℃和649℃下鍋爐、汽機(jī)的單元試驗(yàn)、高溫轉(zhuǎn)子試驗(yàn)和超高溫汽輪機(jī)運(yùn)行驗(yàn)證試驗(yàn)等，其目標(biāo)是開發(fā)應(yīng)用9-12％Cr鐵素體耐熱鋼的31.4MPa/593℃/593℃/593℃以及應(yīng)用奧氏體鋼的34.3MPa/649℃/649℃/649℃的兩次再熱機(jī)組；第二階段（1994-2000年）的目標(biāo)是開發(fā)應(yīng)用鐵素體鋼的30MPa/630℃/630℃的一次再熱機(jī)組。

表2 低合金耐熱鋼的化學(xué)成分

1997年起日本國(guó)立金屬研究所（NRIM）啟動(dòng)了一項(xiàng)用于35MPa/650℃參數(shù)級(jí)別的超超臨界機(jī)組大口徑管道和聯(lián)箱的高級(jí)鐵素體耐熱鋼的研究計(jì)劃。目前日本還在進(jìn)行所謂的“新陽(yáng)光（New Sunshine）”的發(fā)電技術(shù)研究計(jì)劃，建立運(yùn)行溫度700℃的發(fā)電機(jī)組，該項(xiàng)目由日本電力（即以前的電源開發(fā)公司）牽頭，得到了日本通產(chǎn)省的大力支持，目前正對(duì)所需材料進(jìn)行研究。

3.3 美國(guó)的研究計(jì)劃

美國(guó)電科院（Electrical Power Research Institute，EPRI）早在1978－1980年間就開始了一些基礎(chǔ)研究，1986年EPRI又組織了包括美國(guó)、日本和歐洲鍋爐汽機(jī)制造廠參與的RP1403項(xiàng)目，為期八年，對(duì)電站鍋爐厚截面部件用鋼、材料的標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)場(chǎng)試用等進(jìn)行研究。該項(xiàng)目研究結(jié)果證實(shí)NF616（P92）和HCM12A（P122）鋼是制造鍋爐厚截面部件的合適材料。

2000年美國(guó)能源部啟動(dòng)了一項(xiàng) “Vision 21”計(jì)劃，為15以后建立能使用煤、天然氣、石油焦、生活垃圾等多種原料且能生產(chǎn)電能、液體燃料、化工品、氫或者生產(chǎn)供熱等多種產(chǎn)品的工廠提供技術(shù)支持，且要求實(shí)現(xiàn)零排放，蒸汽參數(shù)達(dá)到760℃，可能的話進(jìn)一步達(dá)到870℃。

盡管歐洲和日本均將下一步的開發(fā)目標(biāo)定在700℃，但對(duì)美國(guó)市場(chǎng)，700℃不是最佳的選擇，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度下，鍋爐管煙氣側(cè)的腐蝕仍然非常嚴(yán)重。煙氣側(cè)的腐蝕與煤的性能密切相關(guān)，且對(duì)美國(guó)某些煙煤特別嚴(yán)重。大量的實(shí)驗(yàn)室研究表明液態(tài)堿金屬硫酸鐵引起煙氣側(cè)腐蝕的溫度與合金有一定關(guān)系，對(duì)于高耐蝕合金（>25%Cr）為600-650℃，對(duì)低耐蝕合金（<20%Cr）為650-700℃。但所有實(shí)驗(yàn)室工作都證實(shí)在750℃或以上煙氣側(cè)的腐蝕絕大多數(shù)都消失了。研究表明最嚴(yán)重的腐蝕出現(xiàn)在600-675℃，在725℃以上腐蝕大幅度降低。

因此對(duì)于美國(guó)市場(chǎng)新一代的鍋爐設(shè)計(jì)必須是過(guò)熱器/再熱器溫度超過(guò)煙氣腐蝕最嚴(yán)重的范圍，760℃的設(shè)計(jì)目標(biāo)看來(lái)是比較合適的。這種鍋爐設(shè)計(jì)與其它地方的相比無(wú)論從整體上還是滿足美國(guó)市場(chǎng)的特殊性方面都有很大的優(yōu)勢(shì)。目前為止提供用于5年期材料研究的經(jīng)費(fèi)為2100萬(wàn)美元，其中包括高溫?zé)峤粨Q器材料、耐火材料、氫分離薄膜材料等。耐熱材料的發(fā)展

4.1低合金（1-3％Cr）鋼

低合金鋼在火電廠鍋爐中作為壓力部件得到了大量應(yīng)用，特別是過(guò)熱器、再熱器的低溫區(qū)域以及水冷壁，在聯(lián)箱和管道中應(yīng)用也比較普遍。其關(guān)鍵的性能要求包括： ? 450℃以下良好的抗拉強(qiáng)度（120MPa）； ? 550℃以下的持久強(qiáng)度；

? 無(wú)需焊后熱處理的優(yōu)異焊接性能； ? 良好的蒸汽氧化性能；

? 通過(guò)堆焊或噴涂獲得優(yōu)異的抗煙氣腐蝕性能。

長(zhǎng)期以來(lái)這類鋼中的主力鋼種包括鍋爐材料P11、P22以及12Cr1MoV等和汽輪機(jī)材料1CrMoV（表2）。隨后住友金屬開發(fā)了T/P23，通過(guò)在T22基礎(chǔ)成分中以W取代部分Mo并添加Nb、V提高蠕變強(qiáng)度，降低了C提高焊接性能，同時(shí)加入微量B提高淬透性以獲得完全的貝氏體組織。與此同時(shí)，歐洲開發(fā)了T24/P24，其合金化特點(diǎn)是通過(guò)V、Ti、B的多元微合金化提高蠕變性能。T23在550℃的許用應(yīng)力接近T91，600℃的蠕變強(qiáng)度比T22高93%，T24的高溫強(qiáng)度還要略高一些。這兩種鋼具有優(yōu)異的焊接性能，無(wú)需焊后熱處理即可將接頭硬度控制在350-360HV10以下，因此適合作為超超臨界機(jī)組的水冷壁材料，也可取代10CrMo910、12Cr1MoV等材料作為亞臨界機(jī)組的高溫管道和聯(lián)箱，降低壁厚。4.2 9-12％Cr馬氏體鋼

9-12％Cr馬氏體鋼是電廠中重要的一類材料，用于鍋爐和汽輪機(jī)的許多部件，包括鍋爐管、聯(lián)箱、管道、轉(zhuǎn)子、汽缸等。

對(duì)于鍋爐用9-12％Cr鋼，主要的要求包括蠕變強(qiáng)度和運(yùn)行溫度下的組織穩(wěn)定性、高的AC1溫度、良好的焊接性能和低的IV型裂紋敏感性、抗蒸汽氧化能力、疲勞性能等。圖2是鍋爐用9-12％Cr鋼的發(fā)展過(guò)程。其中的T/P91鋼是美國(guó)在80年代開發(fā)的一種綜合性能優(yōu)異的9%Cr鋼，目前在我國(guó)的亞臨界和超臨界機(jī)組中得到了廣泛的應(yīng)用。在P91的基礎(chǔ)上通過(guò)以W取代

圖2 9-12％Cr鋼的發(fā)展

部分Mo獲得了T/P92和E911（T/P911）兩種新型鋼種。在12%Cr鋼中通過(guò)相同的合金化思想開發(fā)了P122，只是為了避免出現(xiàn)δ鐵素體，其中還加入了1%Cu。這三種鋼高溫強(qiáng)度比P91都有不同程度的提高，是目前階段的超超臨界機(jī)組（蒸汽溫度<620℃）的聯(lián)箱和高溫蒸汽管道的主要材料。下一代的9-12％Cr馬氏體鋼是在這三種鋼的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加W含量并添加Co，即NF12和SAVE12等，預(yù)計(jì)可以用到650℃。

在汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子、葉片、汽缸和閥體中對(duì)這類材料的性能要求包括：低周疲勞性能、蠕變強(qiáng)度、低的應(yīng)力腐蝕敏感性、鑄造性能等等。

普通的12Cr％鋼作為565℃以下汽機(jī)轉(zhuǎn)子鍛件具有足夠的持久強(qiáng)度和抗熱疲勞性能以及韌性等。9-12Cr％汽機(jī)用鋼的合金強(qiáng)化趨勢(shì)與鍋爐鋼是類似的。英國(guó)的12Cr0.5MoVNbN（H46）是發(fā)展的基礎(chǔ)。美國(guó)五、六十年代在H46的基礎(chǔ)上降低Nb含量來(lái)降低固溶處理溫度和保證韌性，并減少Cr含量抑制δ－鐵素體得到10.5Cr1MoVNbN（GE）以及GE調(diào)整型，同時(shí)還在12CrMoV基礎(chǔ)上開發(fā)含W的12Cr%轉(zhuǎn)子用鋼AISI 422，這些鋼與1.0CrMoV相比具有更好的性能，其中GE鋼在565℃的超臨界機(jī)組成功應(yīng)用了25年。日本在H46基礎(chǔ)上添加B開發(fā)了10.5Cr1.5MoVNbB（TAF）用于燃?xì)廨啓C(jī)渦輪盤和小型汽機(jī)轉(zhuǎn)子。但在運(yùn)行在595℃和650℃的超臨界和超超臨界機(jī)組中上述鋼種的蠕變強(qiáng)度尚不足。日本70年代開發(fā)了12Cr-MoVNb系列593℃級(jí)別的TR1100（TMK1）和TOS101和12Cr-MoVNbWN系列620℃級(jí)別的TR1150(TMK2)和TOS107，更高合金含量的12Cr-MoVNbW 系列鋼TR1200和12Cr-MoVNbWCoB系列鋼TOS110則用于入口溫度高于630℃的轉(zhuǎn)子，其中TMK1和TMK2已被用于日本593℃以上的超臨界機(jī)組。

在歐洲也在COST 501下開發(fā)了9.5Cr-MoVNbB（COST“B”）、10.5Cr-MoVNbWN（COST“E”）和10.2Cr-MoVNbN（COST“F”）等一系列轉(zhuǎn)子用鋼，這些鋼的原型鍛件已被用于理化分析和短時(shí)和長(zhǎng)時(shí)力學(xué)性能測(cè)試，其中COST“F”和COST“E”已應(yīng)用于歐洲的超超臨界機(jī)組。除了轉(zhuǎn)子用鋼，日本還開發(fā)了593℃使用的汽缸材料9.5Cr1MoVNbN（TOS 301）以及更高溫度使用的9.5Cr0.5Mo2WVNbN（TOS 302）和9.5Cr0.5Mo2WVNbNB3.0Co（TOS 303）。歐洲相應(yīng)地開發(fā)了G-X12CrMoWVNbN9 1和G-X12CrMoWVNbN 10 1 1兩種鑄鋼材料。4.3 奧氏體耐熱鋼

奧氏體鋼主要用于過(guò)熱器、再熱器，所有奧氏體鋼可以看作是由18Cr8Ni（AISI 302）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，分為15Cr%、18Cr%、20-25Cr%和高Cr-高Ni四類。15Cr%系列奧氏體鋼盡管強(qiáng)度很高但抗腐蝕性能差應(yīng)用較少。目前在普通蒸汽條件下使用的18Cr%鋼有TP304H、TP321H、TP316H和TP347H，其中TP347H具有最高的強(qiáng)度，通過(guò)熱處理使其晶粒細(xì)化到8級(jí)以上即得到TP347HFG細(xì)晶鋼，提高了蠕變強(qiáng)度和抗蒸汽氧化能力，對(duì)于提高過(guò)熱器管的穩(wěn)定性起著重要的作用，在國(guó)外許多超超臨界機(jī)組中得到了大量應(yīng)用。在TP304H基礎(chǔ)上通過(guò)Cu、Ni、N合金化得到18Cr10NiNbTi（Tempaloy A-1）和18Cr9NiCuNbN（Super304H），強(qiáng)度得到了提高，經(jīng)濟(jì)性很好。20-25Cr%鋼和高Cr-高Ni鋼抗腐蝕和蒸汽氧化性能很好，但相對(duì)于強(qiáng)度來(lái)說(shuō)價(jià)格過(guò)于昂貴限制了其使用。但新近開發(fā)的20-25Cr%鋼具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和相對(duì)低廉的成本，包括25Cr20NiNbN（TP310NbN）、20Cr25NiMoNbTi（NF709）、22Cr15NiNbN（Tempaloy A-3）和更高強(qiáng)度級(jí)別的22.5Cr18.5NiWCuNbN（SAVE 25），這些鋼通過(guò)奧氏體穩(wěn)定元素N、Cu取代Ni來(lái)降低成本。

4.4 Ni基高溫合金

高溫合金早已用于航空領(lǐng)域，在目前的蒸汽發(fā)電機(jī)組中僅限用于葉片和緊固件材料。在電力行業(yè)只有采用先進(jìn)的高溫度設(shè)計(jì)才會(huì)對(duì)這類材料產(chǎn)生興趣。如果蒸汽參數(shù)提高到700℃以上，機(jī)組的許多部件將只能采用高溫合金。包括定向凝固和單晶合金在內(nèi)的Ni基合金正在進(jìn)行評(píng)估應(yīng)用在汽輪機(jī)中。

通常認(rèn)為蒸汽溫度700℃左右的超臨界鍋爐設(shè)計(jì)中將要求聯(lián)箱和主蒸汽管道在最高750℃下工作，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鐵素體鋼的能力，而奧氏體鋼的熱疲勞問(wèn)題也使得它們用于此厚壁部件不太可能。盡管蠕變強(qiáng)度的要求對(duì)Ni基高溫合金來(lái)說(shuō)不過(guò)分，但其它要求如焊接性能、成形性能和抗腐蝕性能不容易達(dá)到。在美國(guó)和歐洲的最新研發(fā)計(jì)劃中都在對(duì)高溫合金的工藝性能、力學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估。機(jī)組關(guān)鍵部件的選材分析

在超超臨界機(jī)組中，關(guān)鍵的部件包括水冷壁、高溫過(guò)熱器/再熱器及其出口聯(lián)箱、主汽和再熱汽管道、汽輪機(jī)高中壓轉(zhuǎn)子、葉片、汽缸等。在前面已經(jīng)對(duì)這些部件材料的性能要求和相應(yīng)的材料進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，下面對(duì)鍋爐部件材料選擇進(jìn)行介紹，因?yàn)檫@些部件選材是否合理對(duì)機(jī)組的可用率影響最大，在國(guó)外目前已投運(yùn)的超超臨界機(jī)組中這些部件出現(xiàn)的材料問(wèn)題相對(duì)較多。5.1 水冷壁

考慮到膜式水冷壁安裝和檢修的操作條件，膜式水冷壁制造材料需要采用焊后不需熱處理的鋼材，受此限制，盡管水冷壁的溫度與其它高溫部件相比不是太高，由于材料的選擇范圍非常有限，水冷壁也機(jī)組是向高參數(shù)過(guò)渡的關(guān)鍵部件之一。

超超臨界機(jī)組主蒸汽壓力和爐膛熱負(fù)荷的升高會(huì)提高水冷壁的溫度。例如在32.5MPa/620℃的蒸汽參數(shù)下出口端的汽水溫度達(dá)到475℃左右，投運(yùn)初期的管壁中央溫度為497℃，垢層增厚后可提高到513℃左右，熱負(fù)荷最高區(qū)域的管子外壁溫度可達(dá)到524℃，最高的瞬時(shí)溫度可達(dá)到539℃。此時(shí)需要合金含量更高、耐熱性能更好的材料。圖1是一些水冷壁候選材料的持久強(qiáng)度。丹麥的Konvoj 1&2機(jī)組（29MPa/582℃/580℃/580℃，1997、1998年投運(yùn)）選用了熟悉#的13CrMo44作為水冷壁材料，該材料焊后不需熱處理。按照外徑38mm、壁厚6.3mm計(jì)算其最大允許汽溫435℃，即使增加壁厚也僅為450℃。13CrMo44是當(dāng)時(shí)最好的成熟水冷壁材料，業(yè)主當(dāng)時(shí)不愿承擔(dān)采用未經(jīng)考驗(yàn)的新鋼種的風(fēng)險(xiǎn)。在T22基礎(chǔ)上開發(fā)了兩種新鋼種HCM2S（T23）和7CrMoVTiB10 10（T24）焊接性能都很好，焊后硬度低于360HV10，不需要進(jìn)行焊前預(yù)熱和焊后熱處理，許用金屬壁溫達(dá)到545℃和560℃，是主蒸汽溫度620℃以下鍋爐水冷壁的最佳候選材料。對(duì)于更高的蒸汽參數(shù)，三菱開發(fā)的HCM12是一種選擇，該鋼種也無(wú)需焊后熱處理（但需要焊前預(yù)熱），而蠕變性能更佳，但高的δ-鐵素體含量（30%）使得加工困難，長(zhǎng)期性能還需進(jìn)一步考證。同時(shí)三菱還試圖在T23中添加稀土進(jìn)一步提高性能。為了降低NOX的排放，現(xiàn)代的鍋爐還采用分段燃燒的技術(shù)，這對(duì)水冷壁是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，因?yàn)榭紤]到成本和焊接性能，水冷壁材料的合金含量尤其是Cr含量并不太高，其抗腐蝕能力

有限，在爐膛的下部的還原性氣氛將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水冷壁管減?。?-3mm/年），在使用高硫煤時(shí)必須考慮這一點(diǎn)，采用Cr含量稍高的鋼種、表面噴涂處理甚至采用共擠復(fù)合管子。5.2 汽水分離器

直流鍋爐的汽水分離器容積較大，在40-100%負(fù)荷之間汽水分離器僅僅作為蒸汽流通部件，而在更低的負(fù)荷時(shí)，水冷壁出口的工質(zhì)是汽水兩相流，汽水分離器將其中的水從飽和蒸汽中分離出來(lái)送回鍋爐給水，蒸汽送至過(guò)熱器。在啟停過(guò)程中汽水分離器經(jīng)歷從濕態(tài)到干態(tài)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換，承受嚴(yán)重的熱疲勞應(yīng)力。在超超臨界機(jī)組中主蒸汽壓力的提高、水冷壁出口介質(zhì)溫度的升高，對(duì)汽水分離器材料的蠕變性能要求也有所提高?？晒┻x擇的材料包括P12、P22、P23、X20CrMoV121以及P91等，低強(qiáng)度的材料會(huì)使壁厚增加，影響啟停速率和運(yùn)行靈活性。但可以增加分離器的數(shù)量來(lái)減少所需的壁厚。5.3 聯(lián)箱與管道

末級(jí)過(guò)熱器、再熱器出口聯(lián)箱與主蒸汽、再熱蒸汽管道位于爐膛外邊，不需要考慮煙氣腐蝕問(wèn)題，由于沒(méi)有煙氣加熱，可以認(rèn)為其蒸汽溫度即為金屬溫度。兩者對(duì)材料的要求基本一致，主要是高溫蠕變強(qiáng)度和熱疲勞性能、抗蒸汽氧化能力等。不同之處是聯(lián)箱材料的選擇需要考慮到與過(guò)熱器、再熱器和出口連接管之間的焊接問(wèn)題。

聯(lián)箱與管道的首選材料是鐵素體耐熱鋼，因?yàn)榈偷臒崤蛎浵禂?shù)和高的熱導(dǎo)率可以允許較高的啟停速率而不會(huì)導(dǎo)致這些部件嚴(yán)重的熱疲勞損傷。超超臨界機(jī)組的蒸汽溫度通常高于566℃，目前采用的聯(lián)箱和管道用鋼主要有P91、P92、P122和E911。

P91在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有10余年的使用經(jīng)驗(yàn)，在日本P91鋼最高使用溫度超過(guò)了600℃，但在歐洲，根據(jù)歐洲蠕變合作委員會(huì)（ECCC）的建議，P91的設(shè)計(jì)許用應(yīng)力比美國(guó)和日本低10%，認(rèn)為P91只能用于25MPa/593℃或30MPa/580℃以下的蒸汽參數(shù)。建議在我國(guó)的機(jī)組中使用溫度不超過(guò)580℃。

P92和E911是在P91的基礎(chǔ)上添加的1.8%和1.0%的W并適當(dāng)降低Mo，P122的W含量與P92相近，但Cr含量由9%提高到了12%，同時(shí)添加了1.0%Cu以抑制δ-鐵素體的析出。這三種鋼可用于34MPa/620℃以下的蒸汽參數(shù)。

在ASME標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)中，P122和P92在600℃的許用應(yīng)力要比P91高30%左右，E911只比P91高10%，但根據(jù)歐洲的最新測(cè)試結(jié)果表明，P92和P122的長(zhǎng)期蠕變性能實(shí)際并沒(méi)有那么大的優(yōu)勢(shì)。

由于W含量較高，P92和P122在高溫下運(yùn)行的組織穩(wěn)定性低于P91，脆化傾向較大，高溫強(qiáng)度降低明顯，而E911介于其中。P122由于Cr含量高，抗蒸汽氧化能力更好。所有這些鋼作為厚壁部件時(shí)焊接接頭有Ⅳ型斷裂的傾向，即在臨近母材的HAZ細(xì)晶區(qū)發(fā)生的蠕變強(qiáng)度低于母材的斷裂，在強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到這點(diǎn)。

對(duì)580℃的蒸汽溫度，P91可以滿足強(qiáng)度要求，且在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有較多的使用和加工經(jīng)驗(yàn)；對(duì)600℃左右的蒸汽溫度，P92和E911有一定優(yōu)勢(shì)，如果汽溫進(jìn)一步提高到620℃左右，建議采用12%Cr的P122等材料，因?yàn)?00℃以上9%Cr鋼的蒸汽氧化性能略顯不足。

從供貨來(lái)源上考慮，P92目前有3家生產(chǎn)廠，E911和P122各只有一家，對(duì)應(yīng)的焊接材料P92有4家生產(chǎn)廠，其余兩種新材料也只有一家。

新近開發(fā)的NF12和SAVE12以及最近Fuijita剛報(bào)道的NF12改良型期望能用于650℃，40 但這些材料尚不成熟，缺乏足夠的性能數(shù)據(jù)。歐洲的COST計(jì)劃也在尋求開發(fā)在620℃以上蠕變強(qiáng)度和抗蒸汽氧化能力更高的12％Cr鋼。

盡管奧氏體鋼有熱膨脹系數(shù)高、導(dǎo)熱性差、價(jià)格昂貴等不足，選擇奧氏體鋼作為聯(lián)箱、管道材料仍然在人們的考慮當(dāng)中，因?yàn)檫@些缺點(diǎn)在一定程度上可以通過(guò)某些方式得到補(bǔ)償，或者當(dāng)溫度進(jìn)一步升高時(shí)，這種選擇是不得以的事情。首先由于蒸汽管道、聯(lián)箱的溫度對(duì)奧氏體鋼來(lái)說(shuō)不是太高，可以選擇合金含量低一些的鋼種，如X3CrNiMoN1713，成本可以降低。同時(shí)奧氏體鋼的高強(qiáng)度可以使壁厚降低從而提高容許溫升速率，如600℃、30MPa下P91鋼的聯(lián)箱容許溫升速率僅為X3CrNiMoN1713聯(lián)箱的一半。除此之外，還可以從采取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施來(lái)避免奧氏體鋼的不足，如增加平行的小尺寸的蒸汽通道的數(shù)量、設(shè)置末級(jí)前的中間聯(lián)箱等都可以減薄壁厚。通過(guò)這些措施X3CrNiMoN1713可以用到35MPa/620℃或25MPa/650℃以下的場(chǎng)合。目前已經(jīng)有4家德國(guó)電站決定大量采用該鋼種，其中包括Lippendorf 兩臺(tái)800MW的機(jī)組R、S和Boxberg 4機(jī)組（440MW）。5.4 過(guò)熱器/再熱器

過(guò)熱器/再熱器管在鍋爐中是服役條件最為復(fù)雜、惡劣的部件，需要同時(shí)滿足蠕變強(qiáng)度、煙氣側(cè)抗腐蝕和飛灰沖蝕性能、蒸汽側(cè)抗氧化性能等。同時(shí)還需有較好的加工性能和經(jīng)濟(jì)性。

受到煙氣側(cè)腐蝕的限制，除非燃煤的含S量極低，一般蒸汽溫度566℃以上的過(guò)熱器/再熱器管需要采用奧氏體耐熱鋼。在常規(guī)的奧氏體不銹鋼中，TP304H、TP321H、TP316H和TP347H等這些鋼在蒸汽溫度620℃以下的超超臨界機(jī)組作為高溫過(guò)熱器/再熱器時(shí)抗煙氣腐蝕性也是足夠的，蠕變強(qiáng)度偏低但通過(guò)增加壁厚可以滿足要求。歐洲早期一些蒸汽參數(shù)為580℃的超超臨界機(jī)組就選用了TP321等常規(guī)不銹鋼。但在USC機(jī)組的SH/RH選材中，蒸汽側(cè)的氧化性能是一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)，常規(guī)的奧氏體不銹鋼難以滿足要求，上述歐洲機(jī)組在運(yùn)行一段時(shí)間后即因氧化皮剝落造成機(jī)組停機(jī)，最后降低參數(shù)運(yùn)行。

過(guò)熱器、再熱器材料抗蒸汽側(cè)的氧化性能也是選擇時(shí)考慮因素之一，運(yùn)行溫度的提高加劇了過(guò)熱器、再熱器的蒸汽氧化，這將導(dǎo)致三種后果：內(nèi)側(cè)氧化層的絕熱作用引起金屬超溫；氧化層的剝落在彎頭等處堵塞引起超溫爆管；蒸汽流中的氧化物顆粒對(duì)汽機(jī)前級(jí)葉片的沖蝕。9%Cr鋼的蒸汽氧化速率限制其使用溫度不高于600℃，12%Cr鐵素體鋼抗蒸汽氧化能力稍高一些。

管子內(nèi)壁鍍Cr是一種有效的蒸汽氧化控制方法，對(duì)300系列不銹鋼進(jìn)行內(nèi)表面噴丸處理也很有效，但工程上沒(méi)有得到大量應(yīng)用。新開發(fā)的TP347HFG、Super304、HR3C是目前主要的USC機(jī)組末級(jí)過(guò)熱器/再熱器材料。

Super304H是在TP304H的基礎(chǔ)上添加了3.0％Cu并以Nb、N合金化，通過(guò)析出富Cu相對(duì)基體進(jìn)行強(qiáng)化。Super304H的600-700℃的持久強(qiáng)度比TP347H至少提高了20％。在保證晶粒細(xì)小的前提下，蒸汽氧化性能得到提高。焊接性能優(yōu)于TP347H。

TP347HFG是對(duì)TP347H的熱加工工藝進(jìn)行調(diào)整，使晶粒度由ASTM4-5#提高到8#以上，這種細(xì)晶粒的材料可以有效促進(jìn)Cr的擴(kuò)散，在蒸汽環(huán)境下形成保護(hù)性的Cr2O3，蒸汽氧化速率降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。600℃的蠕變強(qiáng)度比粗晶粒TP347H高20-30％。焊接性能優(yōu)于TP347H。

HR3C是在25%Cr的TP310基礎(chǔ)上添加了Nb、N，運(yùn)行過(guò)程中析出NbCrN相，使強(qiáng)度得到大幅度提高。由于Cr含量的增加，抗蒸汽氧化性能也較好。但這種鋼最初是作為垃圾焚燒電#

站用抗腐蝕材料開發(fā)的，在超超臨界機(jī)組中的運(yùn)行時(shí)間偏短。

三種材料都能滿足蒸汽溫度620℃以下的超超臨界鍋爐中過(guò)熱器、再熱器管的強(qiáng)度要求，但訂貨時(shí)需要對(duì)組織提出要求以保證良好的氧化性能。三種鋼種均已經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)的焊接材料。

國(guó)內(nèi)近幾年開始研究超超臨界機(jī)組的相關(guān)技術(shù)，并有數(shù)臺(tái)機(jī)組開始投入建設(shè)，由于煤電將在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)在我國(guó)占主導(dǎo)地位，超超臨界火電技術(shù)在我國(guó)有著非常廣闊的發(fā)展前景。

然而近幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)的電站新材料開發(fā)幾乎處于完全停滯狀態(tài)，目前超臨界和超超臨界機(jī)組甚至包括部分亞臨界機(jī)組的關(guān)鍵材料或部件幾乎完全依賴進(jìn)口，這種狀態(tài)在短期內(nèi)還無(wú)法改變；從國(guó)外購(gòu)買先進(jìn)材料是發(fā)展超超臨界技術(shù)的最現(xiàn)實(shí)的途徑。

另一方面，國(guó)內(nèi)對(duì)于現(xiàn)階段超超臨界機(jī)組所需各種新材料的加工工藝和服役特性研究也剛起步，缺乏足夠的材料加工和使用經(jīng)驗(yàn)，為了保證機(jī)組的順利建設(shè)和將來(lái)長(zhǎng)期安全可靠的運(yùn)行還需要進(jìn)行大量工作。結(jié)束語(yǔ)

超超臨界發(fā)電是一種前景廣闊的潔凈煤發(fā)電技術(shù)。在超超臨界蒸汽參數(shù)條件下，對(duì)機(jī)組一些關(guān)鍵部件都提出了更高的性能要求，合理選材是保證機(jī)組安全可靠的基礎(chǔ)。目前國(guó)際上的成熟材料可以滿足34MPa/620℃參數(shù)條件的要求，國(guó)外還在開發(fā)650-760℃參數(shù)下機(jī)組的高溫材料。國(guó)內(nèi)目前發(fā)展超超臨界發(fā)電技術(shù)只能完全依靠國(guó)外的新型耐熱材料，并有許多材料研究工作亟待進(jìn)行。

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周榮燦（1971－）,工學(xué)博士，主要研究方向?yàn)樾滦碗娬静牧系姆厶匦浴?/p>

第二篇：超超臨界機(jī)組焊接質(zhì)量控制

超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

超超臨界機(jī)組焊接質(zhì)量控制

一、工程概況

望亭發(fā)電廠改建工程為2×660MW級(jí)的超超臨界、中間再熱、燃煤發(fā)電機(jī)組。本工程項(xiàng)目公司為望亭發(fā)電廠，設(shè)計(jì)單位為華東電力設(shè)計(jì)院，主體工程監(jiān)理單位為安徽省電力工程監(jiān)理有限責(zé)任公司。

鍋爐采用上海鍋爐廠有限公司產(chǎn)品，為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)；鍋爐采用半露天封閉、П型布置。

汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)西門子技術(shù)的國(guó)內(nèi)首臺(tái)產(chǎn)品，汽輪機(jī)為超超臨界一次中間再熱，四缸四排汽，單軸凝汽式，機(jī)組能滿足各種運(yùn)行方式，有較高的負(fù)荷適應(yīng)性，能夠帶基本負(fù)荷并具有調(diào)峰能力，其中高壓缸（運(yùn)輸重量為133t）、中壓缸（運(yùn)輸重量為195t）為整體供貨。

發(fā)電機(jī)采用上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。形式：水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)，靜態(tài)勵(lì)磁。

二、焊接特點(diǎn)

鍋爐受熱面施工采用地面組合及高空安裝相結(jié)合的方法，因本工程屬于老廠改建工程，組合場(chǎng)地狹小，高空安裝工作量大，由此增加了焊接工作的難度，給焊工提出了更高的要求。本工程鍋爐設(shè)備為上海鍋爐廠首次設(shè)計(jì)600MW等級(jí)的超超臨界鍋爐，大量采用了T/P91、T/P92、Super304、HR3C等合金鋼，焊接的難度較大。本工程為超超臨界，鍋爐受熱面焊口數(shù)約五萬(wàn)多只，且工程工期短，焊接工作難度相對(duì)較大。本工程超厚壁管道比較多，焊接及焊接熱處理時(shí)間較長(zhǎng)，施工難度相對(duì)較大。

三、焊接過(guò)程中的質(zhì)量控制

目前，就電力建設(shè)行業(yè)來(lái)說(shuō)，一個(gè)工程中所涉及到的承壓部件焊接工作特別多，從鍋爐受熱面、鍋爐本體連接管及爐頂鋼架到汽機(jī)四大管道及中、低壓管（包括汽機(jī)本體油管道）等等都需要進(jìn)行焊接。這就涉及到一個(gè)焊接質(zhì)量問(wèn)題，其好壞對(duì)一個(gè)工程是否合格或優(yōu)良起著決定性的作用。下面就在工程中如何把好焊接質(zhì)量關(guān)談一些看法。

在工程建設(shè)中如何使焊接質(zhì)量得到有效的控制。主要方法為：

1、人員培訓(xùn)。超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

要求理論和實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)出技藝出眾、作風(fēng)良好的優(yōu)秀焊工。

2、材料控制，防止不合格的材料用于工程建設(shè)中或材料錯(cuò)用等情況的發(fā)生。

3、制定合理的施工方案和工藝制度，確保和提高焊接工程質(zhì)量。

4、建立有效的質(zhì)量保證體系，從上至下形成質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)，明確分工和職責(zé)。

1）首先要從人員培訓(xùn)出發(fā)，沒(méi)有一批優(yōu)良合格的焊工，就不用談焊接質(zhì)量。培訓(xùn)分為實(shí)際操作和理論學(xué)習(xí)兩部分。在實(shí)際操作過(guò)程中，要求焊工養(yǎng)成良好的習(xí)慣，如認(rèn)真檢查對(duì)口質(zhì)量，培養(yǎng)正確的操作手法，認(rèn)真清理層間飛濺和熔渣，認(rèn)真進(jìn)行表面質(zhì)量的自檢等。這樣就為以后在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。

實(shí)際操作水平高是焊接質(zhì)量保證的一個(gè)關(guān)鍵，但焊接理論知識(shí)的學(xué)習(xí)同樣不可忽視。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，培訓(xùn)時(shí)往往注重實(shí)際操作的練習(xí)和考核，焊接理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和考核則一點(diǎn)也不重視，這就造成了在現(xiàn)場(chǎng)施工中，一些焊工對(duì)焊接的基本條件不了解，不能夠正確識(shí)別焊接材料的種類及基本用途，有的焊工甚至連《焊接自檢記錄》的表格都不會(huì)填。所以，人員的培訓(xùn)是保證焊接質(zhì)量的前提。在培訓(xùn)考核過(guò)程中，要求培訓(xùn)單位嚴(yán)格把關(guān)，培養(yǎng)出技藝出眾并能夠熟悉掌握理論知識(shí)的優(yōu)秀焊工。

2）焊接材料的控制。焊接材料的好壞及是否正確使用直接影響焊接質(zhì)量。不合格的材料可直接導(dǎo)致焊接缺陷的產(chǎn)生，如氣孔、夾渣等。如果用錯(cuò)焊接材料就有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，特別是承壓管道的焊口，材料一旦用錯(cuò)，不僅是焊口泄露問(wèn)題，還可能引起重大的安全事故，對(duì)人身及國(guó)家財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的損失?？梢詮囊韵聨追矫鎭?lái)做好工作，使焊接質(zhì)量得到保證。

a)入庫(kù)與存儲(chǔ)

焊接材料入庫(kù)前，工地材料員和焊條庫(kù)管理員應(yīng)對(duì)每批焊材進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)證，看是否符合計(jì)劃要求和技術(shù)條件要求，不符合要求的一律不許入庫(kù)。正確填寫《焊接材料進(jìn)貨記錄》和《焊接材料入庫(kù)檢查記錄》。

檢查焊接材料的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量是否與計(jì)劃一致，質(zhì)保書是否與實(shí)物一致。檢查外包裝及干燥程度：焊條、焊絲外包裝應(yīng)完好無(wú)損，無(wú)受潮現(xiàn)象。將數(shù)根焊條放在手掌上相互滾動(dòng)，如發(fā)出清脆的聲響，即表示焊條較干燥，如聽見的是低沉的沙沙聲，或表面起粉，或焊芯、焊絲已生銹，則表明已受潮。

檢查焊條藥皮強(qiáng)度：將焊條舉高1米，讓其水平跌落在光滑的水泥地面或 超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

鐵板上，應(yīng)無(wú)裂口或脫塊現(xiàn)象。檢查焊條焊絲表面質(zhì)量：用肉眼觀察，焊條應(yīng)無(wú)砂眼、鼓包、偏心、藥皮脫落、藥皮裂口等，焊條焊芯、焊絲應(yīng)無(wú)銹跡。

氬氣入庫(kù)時(shí)，應(yīng)檢查有無(wú)合格證明，并抽查氣瓶壓力是否充足。氬氣純度不得低于99.95%。

焊條庫(kù)應(yīng)干燥、通風(fēng)良好。庫(kù)房?jī)?nèi)應(yīng)配置遠(yuǎn)紅外燈泡和除濕機(jī)、溫濕度表。庫(kù)房溫度應(yīng)大于5℃，且相對(duì)空氣濕度小于60%。焊條庫(kù)管理員應(yīng)經(jīng)常檢查溫濕度狀況，并且每天兩次（上、下午各一次）記錄溫濕度。焊接材料應(yīng)按型號(hào)、規(guī)格、批號(hào)分類存放，并掛標(biāo)識(shí)牌。焊條堆放應(yīng)與地面、墻壁保持不少于300mm的距離，且堆放高度不宜超過(guò)1米。

b)焊條的烘燥。

焊工班（組）長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)工作任務(wù)，將次日所需焊條數(shù)量通知焊條庫(kù)，以利焊條庫(kù)及時(shí)烘燥。

焊條烘燥應(yīng)按其質(zhì)保書上的規(guī)范要求進(jìn)行，一般堿性焊條350℃恒溫1小時(shí)、酸性焊條150 ℃恒溫1小時(shí)。烘燥時(shí)應(yīng)按焊條型號(hào)、規(guī)格分開，并做好標(biāo)識(shí)，嚴(yán)禁混淆。不同牌號(hào)的焊條盡量在不同的烘箱中分別烘燥。焊條烘燥時(shí)，升降溫速度應(yīng)緩慢，嚴(yán)禁將冷焊條突然放入已升至高溫狀態(tài)的烘箱中，或?qū)⒑嬷粮邷貭顟B(tài)的焊條突然取出，造成藥皮開裂脫落。

焊條在烘箱內(nèi)應(yīng)放置均勻，每層不宜太厚（一般不超過(guò)100mm為宜），使焊條得到均勻而全面的烘燥。烘燥后的焊條應(yīng)放在100-150℃的低溫箱中待用。烘燥后領(lǐng)出使用而未用完的焊條，須做好標(biāo)識(shí)，重新進(jìn)行烘燥，但重復(fù)烘燥次數(shù)不得超過(guò)兩次。對(duì)嚴(yán)重受潮、二次烘燥未用完、存放超過(guò)三年以上的焊條和表面銹跡嚴(yán)重的焊絲等應(yīng)報(bào)廢，并填寫《焊接材料報(bào)廢記錄》。

焊條烘燥應(yīng)做好烘燥記錄。c)材料的發(fā)放與使用

焊工領(lǐng)用焊接材料，須憑施工班組長(zhǎng)簽發(fā)的《焊工日任務(wù)單》。該單應(yīng)填寫正確、齊全、清晰，否則，焊條庫(kù)應(yīng)拒絕發(fā)放。

特殊用途的焊接材料（如合金鋼焊條、焊絲、不銹鋼焊條焊絲等）應(yīng)由技術(shù)員或?qū)９ず炞?，方可發(fā)放。

焊條庫(kù)管理員應(yīng)認(rèn)真核對(duì)領(lǐng)用單上的材料型號(hào)規(guī)格，以防錯(cuò)發(fā)。焊工領(lǐng)用時(shí) 超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

也要核對(duì)，防止錯(cuò)領(lǐng)。

焊工應(yīng)帶焊條筒領(lǐng)用焊條，焊條用于受監(jiān)部件焊接時(shí)，應(yīng)帶保溫筒領(lǐng)用。否則，焊條庫(kù)應(yīng)拒絕發(fā)放。

二次烘燥的焊條，焊條庫(kù)應(yīng)優(yōu)先發(fā)放完，焊工應(yīng)優(yōu)先使用完。發(fā)放時(shí)應(yīng)在《焊工日任務(wù)單》上注明。

焊工在施焊時(shí)，應(yīng)從焊條筒內(nèi)隨用隨取，不得將成把焊條拿出放在工件或地面上。焊條（焊絲）頭不得隨意亂扔，尤其是高空作業(yè)時(shí)。

當(dāng)日未用完的焊材應(yīng)當(dāng)日送回焊條庫(kù)，焊條庫(kù)做好回收記錄。焊條（焊絲）及焊條頭回收率不得低于領(lǐng)用數(shù)的98%，且焊條頭長(zhǎng)度不得大于50mm，焊絲頭長(zhǎng)度不得大于150mm。

焊工領(lǐng)用氬氣，在使用前應(yīng)試驗(yàn)其純度，如發(fā)現(xiàn)不純，應(yīng)退還氣站。若該批次有多瓶氬氣不純，應(yīng)及時(shí)向工地領(lǐng)導(dǎo)反映。氣瓶使用時(shí)不得用盡，應(yīng)留有0.1-0.2MPa的余氣。

分承包方領(lǐng)用焊條、氣瓶時(shí)亦應(yīng)按此辦法執(zhí)行。

從以上三方面來(lái)對(duì)焊接材料進(jìn)行控制，杜絕應(yīng)材料問(wèn)題而造成焊接質(zhì)量的失控。

3）提高和改進(jìn)焊接、熱處理施工工藝

焊接質(zhì)量與施工工藝有著密不可分的關(guān)系，合理的、先進(jìn)的工藝不但可以提高焊口的合格率，而且可以減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。為了提高焊接施工工藝水平，使焊接全過(guò)程處于受控狀態(tài)，確保工程焊接質(zhì)量，特制定了施工工藝細(xì)則，要求施工人員嚴(yán)格遵守。細(xì)則內(nèi)容如下：

a)各級(jí)人員職責(zé)

焊接技術(shù)人員應(yīng)掌握工程概況，結(jié)合實(shí)際編制作業(yè)指導(dǎo)書，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況制定合理的焊接工藝，并向施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，深入實(shí)際進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和監(jiān)督，參與重要管道和部件的質(zhì)量驗(yàn)收工作，記錄、檢查和整理焊接資料。

焊接質(zhì)檢人員負(fù)責(zé)焊接工程的檢查、監(jiān)督和驗(yàn)收評(píng)定工作，參與技術(shù)措施的編制，注重質(zhì)量監(jiān)督資料的積累和總結(jié)。

焊工班組長(zhǎng)應(yīng)掌握焊工技術(shù)狀況和工程情況，合理分工、過(guò)程監(jiān)控，參與焊接工程的驗(yàn)評(píng)工作。超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

焊工應(yīng)有良好的工藝作風(fēng)，嚴(yán)格按照給定的焊接工藝和技術(shù)措施進(jìn)行施焊，完成合格的焊接接頭。

熱處理工應(yīng)遵守作業(yè)指導(dǎo)書和交底規(guī)定，做到操作無(wú)誤、記錄準(zhǔn)確。安裝工應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范或圖紙規(guī)定對(duì)口裝配，符合要求后方可焊接。b)施工前的準(zhǔn)備

施工作業(yè)指導(dǎo)書經(jīng)審核批準(zhǔn)，并按要求進(jìn)行交底。

施焊焊工必須經(jīng)相應(yīng)項(xiàng)目的技術(shù)考核，并持有效的合格證件。熱處理工每檔必須至少有一人經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)考核取得資格證書。

承擔(dān)鍋爐受熱面管子焊接的焊工在施焊前，應(yīng)進(jìn)行與實(shí)際條件相適應(yīng)的模擬練習(xí)，并經(jīng)折斷面檢查連續(xù)合格后方可正式焊接。

焊工在施焊前應(yīng)檢查對(duì)口裝配質(zhì)量，不符合要求的，應(yīng)要求安裝工重新調(diào)整至符合規(guī)范或圖紙要求。

焊工、熱處理工應(yīng)備齊必要的工器具，焊前應(yīng)試驗(yàn)氬氣流量及純度，檢查確認(rèn)焊條、焊絲，若有懷疑應(yīng)及時(shí)報(bào)告技術(shù)人員或質(zhì)檢人員處理。

凡受監(jiān)部件焊接，焊工必須用保溫桶領(lǐng)裝焊條，焊絲使用前必須用砂紙打磨出金屬光澤。

檢查確認(rèn)焊機(jī)或熱處理設(shè)備處于良好工作狀況，焊接場(chǎng)所的擋風(fēng)、防雨設(shè)施應(yīng)完善。

c)施工工藝要求 焊接方法的選擇

受監(jiān)焊口焊接方法主要有手工電弧焊、手工鎢極氬弧焊和氬弧焊打底電焊蓋面三種。手工鎢極氬弧焊一般適用于φ＜60mm、壁厚δ≤5mm的鍋爐受熱面管子焊接；中低壓管道、燃油管道、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)焊口等必須采用氬弧焊打底；其它受監(jiān)焊口采用氬弧焊打底電焊蓋面的方法；鋼結(jié)構(gòu)、鍋爐密封、六道等其它項(xiàng)目的焊接采用手工電弧焊。

熱處理方法的選擇

嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范要求進(jìn)行預(yù)熱和焊口熱處理的。

點(diǎn)固焊時(shí)，應(yīng)與正式施焊要求相同，點(diǎn)固焊后應(yīng)檢查各個(gè)焊點(diǎn)質(zhì)量，如有缺陷立即消除，重新點(diǎn)焊。嚴(yán)禁在被焊工件表面引燃電弧、試驗(yàn)電流或隨意焊接臨 超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

時(shí)支撐物，高合金鋼材料表面不得焊接對(duì)口用卡具。

中、高合金鋼（含鉻量≥3%或合金總含量＞5%）管子和管道焊口，為防止根層氧化或過(guò)燒，焊接時(shí)內(nèi)壁應(yīng)充氬保護(hù)，小口徑管也可以不充氬，但必須采用藥芯焊絲打底。

采用鎢極氬弧焊打底的根層焊縫檢查后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行次層焊縫的焊接，以防止產(chǎn)生裂紋。

多層多道焊縫焊接時(shí)，應(yīng)逐層清理干凈，檢查合格后方可焊接次層，直至完成。

除焊接工藝規(guī)定的焊口外，所有焊口應(yīng)連續(xù)完成，不得中途停止施焊，更不得將未焊完的焊口過(guò)夜（包括點(diǎn)焊口）。因不可預(yù)料的原因被迫停止時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取防護(hù)措施（如后熱、緩冷、保溫等），重新焊接前應(yīng)嚴(yán)格檢查，確認(rèn)焊口無(wú)裂紋等異常情況后，方可繼續(xù)焊接，需預(yù)熱的焊口應(yīng)重新預(yù)熱。

為減少焊接變形和接頭缺陷，直徑大于194mm的管子和鍋爐密集排管的對(duì)接口宜采取二人對(duì)稱焊，公稱直徑大于或等于1000mm的管道或容器的對(duì)接焊口，應(yīng)采取雙面焊接，并采取清根措施，以保證封底焊質(zhì)量。

厚壁大徑管當(dāng)壁厚大于35mm、采用多層多道焊時(shí)，氬弧焊打底層厚度不小于3mm，其它焊道的單層厚度不大于所用焊條直徑加2mm，單道擺動(dòng)寬度不大于所用焊條直徑的5倍。

施焊，應(yīng)特別注意接頭和收弧的質(zhì)量，收弧時(shí)應(yīng)將熔池填滿，多層多道焊的接頭應(yīng)錯(cuò)開。

密封件與受熱面管子焊接時(shí)，嚴(yán)禁在管壁上引弧，并注意防止產(chǎn)生咬邊。焊接結(jié)束后應(yīng)做好清理檢查工作，注意表面工藝質(zhì)量，做到焊縫表面整齊、過(guò)渡圓滑、成型美觀。

需要預(yù)熱或焊后熱處理的焊縫，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行預(yù)熱或熱處理。對(duì)容易產(chǎn)生延遲裂紋的鋼材，焊后應(yīng)立即進(jìn)行熱處理，否則應(yīng)做后熱處理（加熱300-350℃，恒溫2小時(shí)）。

熱處理規(guī)范參數(shù)（加熱方法、加熱溫度、升降溫速率、恒溫時(shí)間、加熱寬度、保溫寬度等）應(yīng)按交底或規(guī)程要求嚴(yán)格執(zhí)行，熱處理過(guò)程中必須有人監(jiān)控儀器、儀表，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正或匯報(bào)技術(shù)人員。超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

熱處理所用儀器、儀表、熱電偶應(yīng)根據(jù)計(jì)量要求進(jìn)行標(biāo)定或校驗(yàn)。大口徑管道進(jìn)行熱處理時(shí)，測(cè)溫點(diǎn)應(yīng)對(duì)稱布置在焊縫中心的兩側(cè)，且不得少于兩點(diǎn)。水平管道的測(cè)點(diǎn)應(yīng)上下對(duì)稱布置。

安裝管道冷拉口所使用的加載工具，需待整個(gè)對(duì)口焊接和熱處理完畢后方可卸載。

d)質(zhì)量檢查

焊接技術(shù)人員和質(zhì)檢人員應(yīng)經(jīng)常深入施工現(xiàn)場(chǎng)，檢查作業(yè)指導(dǎo)書及技術(shù)措施的執(zhí)行情況，對(duì)違反工藝規(guī)范要求的，應(yīng)立即制止并糾正。

焊接完成后，焊工應(yīng)仔細(xì)檢查表面質(zhì)量，如有超標(biāo)缺陷，應(yīng)及時(shí)消除。當(dāng)熱處理記錄曲線與所要求的規(guī)范參數(shù)不符時(shí)，應(yīng)對(duì)熱處理焊口進(jìn)行硬度測(cè)試，如硬度不符合要求，需重新進(jìn)行熱處理。

焊工應(yīng)在分項(xiàng)工程焊接接頭完成后及時(shí)填寫自檢單，班（組）長(zhǎng)應(yīng)對(duì)焊縫100%檢查，合格后方可在自檢單上簽字，并交工地質(zhì)檢員復(fù)檢。

工地質(zhì)檢人員應(yīng)根據(jù)自檢記錄對(duì)其進(jìn)行復(fù)檢，受監(jiān)焊口必須進(jìn)行100%檢查，其它焊縫應(yīng)做不少于50%的抽檢，檢查合格后通知公司質(zhì)檢人員或監(jiān)理代表會(huì)同驗(yàn)評(píng)。

受監(jiān)焊口完成，經(jīng)表面檢查合格后，由技術(shù)人員委托金屬試驗(yàn)室進(jìn)行無(wú)損探傷。

焊接接頭有超標(biāo)缺陷時(shí)，可采取挖補(bǔ)方式返修，但同一位置的挖補(bǔ)次數(shù)不得超過(guò)三次，中高合金鋼不得超過(guò)兩次。需進(jìn)行熱處理的接頭，返修后應(yīng)重新熱處理。返修必須在接到返修通知單當(dāng)日完成。

e)獎(jiǎng)懲辦法

焊工和熱處理工必須嚴(yán)格按照給定的工藝施工，對(duì)違反工藝制度、屢教不改或造成嚴(yán)重不良后果者，將給予罰款甚至下崗處理。

焊工應(yīng)加強(qiáng)自檢，若工地復(fù)檢時(shí)，查出超過(guò)5%的焊接接頭不合格，應(yīng)追究焊工和班（組）長(zhǎng)責(zé)任；若公司級(jí)或監(jiān)理驗(yàn)收時(shí)超過(guò)2%不合格，則應(yīng)追究工地質(zhì)檢人員和技術(shù)人員的責(zé)任。

熱處理曲線應(yīng)100%合格，否則追究熱處理工責(zé)任。

受監(jiān)焊口一次合格率小于90%的焊工，應(yīng)暫停該項(xiàng)目的焊接工作，重新練習(xí)超超臨界機(jī)組承壓部件焊接質(zhì)量控制

合格后方可再上崗。一次合格率小于80%時(shí)，該焊工將不允許在本工程再擔(dān)任受監(jiān)部件的焊接工作，并采取相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)處罰措施。

所有汽水油氣管道焊口，在水壓、酸洗或試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不允許泄漏，如有泄漏，對(duì)施焊焊工、班組長(zhǎng)、技術(shù)人員和質(zhì)檢人員作罰款處理。

對(duì)模范遵守工藝制度，并取得優(yōu)良質(zhì)量的焊工和熱處理工給予一定獎(jiǎng)勵(lì)。以上幾點(diǎn)從班組各級(jí)人員的職責(zé)、焊接熱處理施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)等工作來(lái)控制焊接質(zhì)量，使班組每個(gè)人都各盡其責(zé)，各盡其能。4）建立質(zhì)量保證體系

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，一個(gè)好的質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)可以使焊接質(zhì)量得到明顯的提高和有效的控制，層層把關(guān)，使規(guī)程、規(guī)范、措施和各項(xiàng)管理制度一一得以落實(shí)。質(zhì)量保證體系主要有以下幾點(diǎn)：

工地建立了質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)，明確各級(jí)質(zhì)量職責(zé)。工地主任為質(zhì)量第一責(zé)任人，焊工是焊接質(zhì)量的直接負(fù)責(zé)人，工地專職質(zhì)檢員主要負(fù)責(zé)焊接過(guò)程監(jiān)督檢查及驗(yàn)評(píng)工作。

加強(qiáng)焊工的技術(shù)培訓(xùn)與理論學(xué)習(xí)，提高質(zhì)量意識(shí)，增強(qiáng)責(zé)任感。制定相應(yīng)的管理制度及技術(shù)措施，并認(rèn)真落實(shí)執(zhí)行。

從影響焊接質(zhì)量的五個(gè)基本要素（人、機(jī)、料、法、環(huán)）著手，全方位、全過(guò)程嚴(yán)格把關(guān)，層層控制。

嚴(yán)格執(zhí)行檢查驗(yàn)收制度，自檢不能流于形式，復(fù)檢要善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，要一級(jí)對(duì)一級(jí)負(fù)責(zé)。

積極開展技術(shù)革新與QC攻關(guān)活動(dòng)，以提高工程焊接質(zhì)量，設(shè)立專項(xiàng)質(zhì)量基金，制定質(zhì)量獎(jiǎng)懲辦法，獎(jiǎng)罰分明，調(diào)動(dòng)職工積極性。

以上主要從四個(gè)方面闡述了如何對(duì)焊接質(zhì)量進(jìn)行控制。這些都是在電力建設(shè)工程中要嚴(yán)格實(shí)施和執(zhí)行的，也是控制焊接質(zhì)量最基本的方法。在本工程中，都得到了很好的實(shí)施，并取得了比較好的成績(jī)。焊口無(wú)損檢測(cè)的一次合格率都在98%以上，焊縫表面質(zhì)量?jī)?yōu)良率在99%以上。

在工程建設(shè)中，還有很多焊接問(wèn)題需要解決。我們要從管理和最基本的工作方法著手，結(jié)合實(shí)際，一步一步，嚴(yán)格控制，才能使焊接質(zhì)量不斷提高。

第三篇：火電廠鍋爐耐熱鋼的選材及發(fā)展

火電廠鍋爐耐熱鋼的選材及發(fā)展

【摘 要】火力發(fā)電是我國(guó)的主要發(fā)電方式之一，而超（超）臨界發(fā)電是我國(guó)火力發(fā)電技術(shù)的主要發(fā)展方向。材料技術(shù)又是超（超）臨界機(jī)組發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，我國(guó)鍋爐關(guān)鍵耐熱材料主要依靠進(jìn)口，對(duì)國(guó)外耐熱鋼有很大依賴性。因此，了解國(guó)際上高溫材料的方向，開發(fā)新型耐熱鋼對(duì)我國(guó)超（超）臨界鍋爐的發(fā)展將起到重要的作用。本文匯總了比較先進(jìn)的一些耐熱鋼的特點(diǎn)，為耐熱鋼的選材及研發(fā)提供參考。

【關(guān)鍵詞】超超臨界；鍋爐；耐熱鋼

火電廠鍋爐要使用大量金屬材料，中高壓鍋爐機(jī)組受熱面管常用珠光體耐熱鋼及18-8型粗晶粒奧氏體耐熱鋼制造。隨著發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，大容量、高參數(shù)火電機(jī)組近年來(lái)大量投入電網(wǎng)，現(xiàn)在超（超）臨界機(jī)組已成為中國(guó)電力生產(chǎn)市場(chǎng)的主力機(jī)型。提高火力發(fā)電廠效率的最有效方法之一是提高鍋爐蒸汽溫度、壓力等參數(shù)。而提高蒸汽參數(shù)遇到的主要難題是金屬材料的問(wèn)題?；痣姀S鍋爐受熱面管子與蒸汽管道常用的傳統(tǒng)鋼材及其特點(diǎn)

中、高壓鍋爐機(jī)組受熱面管子中，因水冷壁管和省煤器管溫度較低，一般采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼就能滿足需要，如20、20G鋼，省煤器加裝防磨瓦。

過(guò)熱器管和蒸汽管道一般采用合金鋼管，常用的是1%-3%Cr系列的低合金耐熱鋼以及18-8型粗晶粒奧氏體耐熱鋼。主要鋼種有：

（1）15CrMo珠光體耐熱鋼，對(duì)應(yīng)的美國(guó)鋼號(hào)有T11、T12、P11、P12，德國(guó)的13CrMo44；

（2）12Cr1MoV珠光體耐熱鋼，對(duì)應(yīng)的美國(guó)鋼號(hào)有T22、P22，類似的還有德國(guó)的10CrMo910；

（3）12Cr2MoWVTiB珠光體耐熱鋼，也叫鋼研102；

（4）傳統(tǒng)的18-8型粗晶粒奧氏體耐熱鋼0Cr19Ni9、1Cr19Ni11Nb，對(duì)應(yīng)的美國(guó)鋼號(hào)TP304H、TP347H。

20、20G，屬于低碳鋼，塑性、韌性好，焊接性好，在450℃以下有足夠的強(qiáng)度，在530℃以下具有滿意的抗氧化性，但長(zhǎng)期在450℃以上使用會(huì)發(fā)生珠光體球化和石墨化，降低蠕變極限和持久強(qiáng)度，引起爆管。

15CrMo（T11、T12、P11、P12），由于鉻元素提高了碳化物的穩(wěn)定性，有效阻止了石墨化的傾向，但珠光體球化及合金元素再分配現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致材料的熱強(qiáng)性下降，超過(guò)550℃時(shí)，熱強(qiáng)性下降明顯，抗氧化性變差。

12Cr1MoV（T22、P22），有較高的熱強(qiáng)性及持久塑性，580℃時(shí)表面形成致密氧化物保護(hù)膜，有足夠的抗氧化性、良好的焊接性，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)珠光體球化和合金元素再分配現(xiàn)象，降低熱強(qiáng)性。

12Cr2MoWVTiB（鋼研102），有良好的綜合力學(xué)性能，但其熱強(qiáng)性對(duì)熱處理比較敏感，要求熱處理工藝嚴(yán)格控制，主要用于壁溫不大于600℃的過(guò)熱器管、再熱器管，很少用于蒸汽管道。

傳統(tǒng)的18-8型粗晶粒奧氏體耐熱鋼0Cr19Ni9、1Cr19Ni11Nb（TP304H、TP347H），有很高的熱強(qiáng)性及抗氧化性，高的耐腐蝕性，使用溫度在650℃，但長(zhǎng)期使用易發(fā)生蒸汽側(cè)氧化皮剝落，造成小管徑彎頭堵塞爆管。超（超）臨界鍋爐對(duì)材料的要求

超（超）臨界鍋爐對(duì)所用材料的熱強(qiáng)性、抗高溫腐蝕和蒸汽側(cè)抗氧化能力都有更高的要求，所以研發(fā)新型鍋爐用材料成為發(fā)展先進(jìn)機(jī)組的技術(shù)核心。目前各國(guó)都在積極研發(fā)新型耐熱材料，美國(guó)、日本都有較成熟的產(chǎn)品，我國(guó)近幾年新建的大型機(jī)組使用的材料大多依賴于從國(guó)外進(jìn)口。超（超）臨界電站鍋爐采用的國(guó)外新材料

當(dāng)前國(guó)內(nèi)國(guó)際普遍采用和研制推廣的耐熱新鋼種有以下幾類：

3.1 新型細(xì)晶粒強(qiáng)韌化耐熱鋼（含鐵素體耐熱鋼和馬氏體耐熱鋼）

T23：是在T22基礎(chǔ)上，結(jié)合鋼研102的優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)的，通過(guò)降低C含量和添加 W、V、Nb、B而獲得的低碳、多元、高強(qiáng)度、高韌性的貝氏體型耐熱鋼。在600℃時(shí)強(qiáng)度比T22高93%，與鋼研102相當(dāng)，但含碳量更低，焊接性和加工性更好。

T24：與T22的化學(xué)成分相比較，增加了V、Ti、B，減少了含碳量，焊接性能良好。T23、T24鋼金相組織為貝氏體和馬氏體。如果冷卻速度極端緩慢得到鐵素體和珠光體，力學(xué)性能會(huì)變壞。在超臨界和超超臨界壓力鍋爐中，水冷壁的壁溫有時(shí)候會(huì)達(dá)到550℃。碳素鋼不能滿足需要，T23、T24成為水冷壁的最佳選材。

T91：是改良的9Cr-1Mo型高強(qiáng)度馬氏體耐熱鋼，是一種綜合性能優(yōu)異的 9%Cr 鋼，該鋼通過(guò)降低含碳量，添加合金元素V和Nb，控制N和Al的含量，使鋼具有高的沖擊韌性、熱強(qiáng)性和抗腐蝕性。此外，該鋼的線膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好。主要用于亞臨界參數(shù)、超臨界參數(shù)鍋爐中壁溫不大于600℃的集箱及蒸汽管道，同時(shí)也是代替T22、P22的理想材料，是改造現(xiàn)役機(jī)組高溫部件的理想替換材料。

T92：是在T91的基礎(chǔ)上通過(guò)減少M(fèi)o、增加W的含量，并控制B的含量得到的新型9%Cr的馬氏體耐熱鋼，力學(xué)性能與T91相當(dāng)，焊接性能有所改善。600～650℃的蠕變強(qiáng)度有很大提高。許用應(yīng)力比T91高34%，強(qiáng)度是TP347H的1.12倍。有望在大型鍋爐再熱器、過(guò)熱器高溫段代替TP304H、TP347H鋼。

T122：是一種12%Cr的馬氏體耐熱鋼，添加2%的W、0.07%Nb和1%的Cu，該鋼具有更高的熱強(qiáng)性和耐腐蝕性，含碳量的降低，焊接性能也進(jìn)一步得到改善，主要用于制造620℃以下的主蒸汽管道。

E911：也是一種9%Cr的馬氏體耐熱鋼，是在T91基礎(chǔ)上以1.0%的W取代部分Mo，利用W、Mo復(fù)合固溶強(qiáng)化，同時(shí)B能夠起到填充晶間空位，強(qiáng)化晶界的作用，并且B還能形成碳硼化合物，穩(wěn)定碳化物沉淀強(qiáng)化效果，從而提高了鋼的熱強(qiáng)性。E911鋼中的含W量低于T92，故E911鋼的工藝性比T92更好。

3.2 新型細(xì)晶粒奧氏體耐熱鋼

奧氏體鋼晶粒細(xì)化可以明顯提高其許用應(yīng)力。

SUPER304H：是TP304H的改進(jìn)型，添加了3%的Cu、0.4%的Nb，由于細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)和細(xì)銅相的沉淀強(qiáng)化作用，獲得了極高的蠕變強(qiáng)度，在600～650℃許用應(yīng)力比TP304H高30%，在高溫下具有優(yōu)良的機(jī)械性能、抗蒸汽氧化和耐熱腐蝕性能，可以在650℃以下長(zhǎng)期運(yùn)行。是超（超）臨界鍋爐過(guò)熱器、再熱器的首選材料。

TP347HFG：是TP347H型不銹鋼通過(guò)特定的熱加工和熱處理工藝，使晶粒細(xì)化到8級(jí)以上，經(jīng)細(xì)化晶粒后許用應(yīng)力提高了20%以上。也大大提高了材料抗蒸汽氧化的能力。

3.3 高鉻鎳奧氏體鋼

HR3C鋼（25Cr-20Ni-Nb-N鋼）：是日本研制出的一種新型不銹鋼。通過(guò)限制C含量，并添加0.20%～0.60%的Nb，0.15%～0.35%的N，利用彌散析出的強(qiáng)化相，材料具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度和抗高溫蒸汽氧化性能，是650℃超（超）臨界電站鍋爐中末級(jí)過(guò)熱器和再熱器的主要耐熱鋼管材之一。

NF709（20Cr-25Ni-Mo-Nb-Ti-N-B）：是在常規(guī)奧氏體不銹鋼基礎(chǔ)上，嚴(yán)格控制雜質(zhì)，對(duì)成分做了進(jìn)一步完善研制而成的，專用于超臨界機(jī)組鍋爐的新型奧氏體不銹鋼。在該鋼中，Ni含量達(dá)25%左右、Cr含量20%左右，有很高的持久強(qiáng)度及優(yōu)良的抗氧化性和耐蝕性；焊接性能與常規(guī)的18-8不銹鋼相當(dāng)。結(jié)論

我國(guó)的一些新建大型機(jī)組已經(jīng)開始使用以上幾類新材料，主要用于制造超（超）臨界壓力參數(shù)的大型發(fā)電鍋爐或循環(huán)流化床鍋爐的高溫過(guò)熱器、高溫再熱器、屏式過(guò)熱器的高溫段以及各種耐高溫、高壓或腐蝕的管件等。其安全性和優(yōu)缺點(diǎn)還需要經(jīng)過(guò)多年的長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)檢驗(yàn)。另外，我國(guó)在高溫新材料的研發(fā)上還相對(duì)落后，因此，了解目前國(guó)際上高溫材料的應(yīng)用及發(fā)展方向，可以借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，盡快開發(fā)出適合我國(guó)資源的優(yōu)質(zhì)耐熱鋼。

【參考文獻(xiàn)】

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第四篇：火電廠個(gè)人黨性分析材料

黨性分析材料

我自2010年6月加入中國(guó)共產(chǎn)黨，2010年7月在國(guó)電長(zhǎng)源荊州熱電廠參加工作，至今已近一年。在這一年的工作與生活中，在廠領(lǐng)導(dǎo)及周圍黨員同志的幫助下，我始終堅(jiān)持貫徹黨的政策方針，通過(guò)不斷地努力，思想上學(xué)習(xí)上工作中都取得了進(jìn)步，自身修養(yǎng)和政治素質(zhì)都到了提高，而在此期間我黨召開的十七屆五中全會(huì)對(duì)共產(chǎn)黨員在新時(shí)期下提出了更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)照此要求深感自身尚存在諸多不足，現(xiàn)進(jìn)行黨性分析如下

一、存在的突出問(wèn)題：

1、政治思想上有差距；

我對(duì)建設(shè)有中國(guó)特色社會(huì)主義，對(duì)黨的路線、方針、政策是堅(jiān)定擁護(hù)，但是用馬列主義、毛澤東思想、鄧小平理論武裝頭腦，指導(dǎo)思想做得還不夠。短淺地認(rèn)為只要政治上、行動(dòng)上與黨中央保持一致，積極干好本職工作就可以了，沒(méi)有用正確的理論改造主觀世界和分析解決自身工作中碰到的新問(wèn)題、新情況。在政治思想學(xué)習(xí)上還不夠，對(duì)黨和國(guó)家的一些重要精神和政策只停留在閱讀層面，沒(méi)有深入思考領(lǐng)會(huì)，不善于用政治的頭腦思考問(wèn)題，政治敏感性不夠高，特別是在工作中，由于認(rèn)為自己只是電廠的一名普通職工，所以看問(wèn)題和做事情過(guò)于片面，也沒(méi)有站在全局的角度思考問(wèn)題解決問(wèn)題，不利于自身工作的提高。

2、深入學(xué)習(xí)上有差距。

在平時(shí)的工作中，我雖然注重了政治和專業(yè)技能知識(shí)的學(xué)習(xí)，但總感到在學(xué)習(xí)的深入性和系統(tǒng)性上做得還不夠，存在時(shí)緊時(shí)松的現(xiàn)象，致使自己對(duì)新知識(shí)、新思維掌握不多，了解不透。這說(shuō)明自己在學(xué)習(xí)上缺乏刻苦專研的精神，缺乏深學(xué)苦讀的恒心忍勁，缺乏把學(xué)習(xí)當(dāng)作一種責(zé)任、一種境界的自覺(jué)行動(dòng)。

3、工作作風(fēng)上有差距。

有時(shí)會(huì)出現(xiàn)依賴別人的負(fù)面情緒，只安于表面，工作作風(fēng)還不夠扎實(shí)，處理事情方法比較簡(jiǎn)單，只求基本完成，不求盡善盡美，還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高專業(yè)技術(shù)能力。工作作風(fēng)和工作熱情上還不能很好地適應(yīng)電廠形勢(shì)發(fā)展的要求，安于現(xiàn)狀。怕?lián)?zé)任，不求有功，但求無(wú)過(guò)；工作爭(zhēng)創(chuàng)一流業(yè)績(jī)的意識(shí)還不夠強(qiáng)，需要進(jìn)一步增強(qiáng)事業(yè)心和責(zé)任感。

4、創(chuàng)新意識(shí)上有差距。

思維不夠敏捷，對(duì)新知識(shí)、新技術(shù)的學(xué)習(xí)上熱情不夠。沒(méi)有高標(biāo)準(zhǔn)、高要求，片面地認(rèn)為只要能完成任務(wù)，工作目標(biāo)就實(shí)現(xiàn)了，導(dǎo)致開拓創(chuàng)新思路不寬、工作創(chuàng)新積極性不高，工作標(biāo)準(zhǔn)上有時(shí)不夠嚴(yán)格，不能從盡善盡美、爭(zhēng)創(chuàng)一流的標(biāo)準(zhǔn)上去把握。

二、原因分析：

1、自我要求不夠高，學(xué)習(xí)的自覺(jué)性、主動(dòng)性不強(qiáng)。只滿足完成本職工作的需求，學(xué)習(xí)過(guò)于被動(dòng)，而沒(méi)有未雨綢繆，自覺(jué)地去學(xué)習(xí)，理解性地學(xué)習(xí)。

2、在工作中，總覺(jué)的自己只要完成本職工作，不出問(wèn)題就行了，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不能創(chuàng)造性地提出整改措施，怕?lián)?zé)任，總想著遇到問(wèn)題時(shí)依賴別人，缺乏自己動(dòng)手解決問(wèn)題的能力。

3、專業(yè)技能知識(shí)還不夠牢固，理解的不夠透徹，不愿過(guò)多過(guò)深地去研究，有滿足于一般的思想。

三、改進(jìn)措施：

針對(duì)自身的問(wèn)題和不足，在以后的工作中，我一定做到以下幾點(diǎn)：

1、要更一步加強(qiáng)政治學(xué)習(xí)，使自己的理論知識(shí)更加系統(tǒng)化、全面化，努力提高自己的政治修養(yǎng)和道德水平；

2不斷增強(qiáng)專業(yè)技能水平，多思考，勤動(dòng)手，認(rèn)真向經(jīng)驗(yàn)豐富的師傅學(xué)習(xí)，積累工作經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)踐不斷提高自主解決問(wèn)題的能力。

3、加強(qiáng)批評(píng)與自我批評(píng)，虛心向優(yōu)秀黨員同志學(xué)習(xí)，保持優(yōu)良的工作作風(fēng)和品質(zhì)；

4、同事之間多溝通、多交流，相互協(xié)助，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題勇于提出，共同為本廠創(chuàng)效益； 今后，我將在黨支部的領(lǐng)導(dǎo)和幫助下，緊緊圍繞在黨組織周圍，明確思想，端正態(tài)度，廉潔奉公，遵紀(jì)守法，開拓進(jìn)取，大膽創(chuàng)新，使自己在各個(gè)方面都有顯著進(jìn)步，做一名優(yōu)秀的中國(guó)共產(chǎn)黨員。

第五篇：1000MW超超臨界機(jī)組的先進(jìn)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

1000MW超超臨界機(jī)組的先進(jìn)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析

作者：李虎 引言

華能玉環(huán)電廠安裝4×1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，在全國(guó)首次采用國(guó)際先進(jìn)的超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)，是國(guó)家“863計(jì)劃”中引進(jìn)超超臨界機(jī)組制造技術(shù)的依托工程，也是我國(guó)“十五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)精心安裝與調(diào)試，1、2號(hào)機(jī)組已經(jīng)于2006年提前實(shí)現(xiàn)雙投，運(yùn)行半年來(lái)，設(shè)備穩(wěn)定，機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。經(jīng)測(cè)算，額定負(fù)荷下的鍋爐效率為93.88%，汽輪機(jī)熱耗為7295.8kJ(kW.h)，發(fā)電煤耗為270.6g/(kW.h)，氮氧化物排放量為270mg/m3，供電煤耗為283.2g/(kW.h)，機(jī)組熱效率高達(dá)45.4%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，二氧化硫排放濃度為17.6mg/m3，優(yōu)于發(fā)達(dá)國(guó)家排放控制指標(biāo)。

3、4號(hào)機(jī)組也將力爭(zhēng)于2007年投產(chǎn)。

一、1000MW機(jī)組特點(diǎn)

玉環(huán)電廠超超臨界機(jī)組主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

1.1 汽輪機(jī)特點(diǎn)

機(jī)組汽輪機(jī)由上海電氣集團(tuán)聯(lián)合西門子公司設(shè)計(jì)，為單軸四缸四排汽；所采用的積木塊是西門子公司近期開發(fā)的3個(gè)最大功率可達(dá)到1100MW等級(jí)的HMN型積木塊組合：1個(gè)單流圓筒型H30高壓缸，1個(gè)雙流M30中壓缸，2個(gè)N30雙流低壓缸。汽輪機(jī)4根轉(zhuǎn)子分別由5只徑向軸承支承，除高壓轉(zhuǎn)子由2個(gè)徑向軸承支承外，其余3根轉(zhuǎn)子，即中壓轉(zhuǎn)子和2根低壓轉(zhuǎn)子均只有1只徑向軸承支承，提高了軸承穩(wěn)定性，也縮短了軸向的長(zhǎng)度，使軸總長(zhǎng)度僅為29m。整個(gè)高壓缸靜子件和整個(gè)中壓缸靜子件由它們的貓爪支承在汽缸前后的2個(gè)軸承座上。而低壓部分靜子件中，外缸重量與其他靜子件的支承方式是分離的，即外缸的重量完全由與它悍在一起的凝汽器頸部承擔(dān)，其他低壓部件的重量通過(guò)低壓內(nèi)缸的的貓爪由其前后的軸承座支承。所有軸承座與低壓缸貓爪之間的滑動(dòng)支承面均采用低摩擦合金，具有良好的摩擦性能，不需要潤(rùn)滑，有利于機(jī)組順暢膨脹。盤車裝置采用液壓電動(dòng)機(jī)，采用頂軸油驅(qū)動(dòng)，安裝在機(jī)頭位置，位于1號(hào)軸承座內(nèi)。1.1.1 高壓缸的特點(diǎn)

高壓缸采用雙層缸設(shè)計(jì)。外缸為桶形設(shè)計(jì)，內(nèi)缸為垂直縱向平分面結(jié)構(gòu)，有較高的承壓能力。由于缸體為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，避免了不理想的材料集中，使得機(jī)組在啟動(dòng)停機(jī)或快速變負(fù)荷時(shí)缸體的溫度梯度很小，可將熱應(yīng)力保持在一個(gè)很低的水平。高壓缸為單流程設(shè)計(jì)，葉片級(jí)通流面積比雙流程要增加1倍，葉片端損大幅度下降，與其他公司機(jī)型的高壓缸相比，其效率可提高4.5%～7%。1.1.2 中壓缸的特點(diǎn)

中壓缸采用雙流程和雙層缸設(shè)計(jì)。中壓高溫進(jìn)汽僅局限于內(nèi)缸的進(jìn)汽部分，中壓缸進(jìn)汽第一級(jí)除了與高壓缸一樣采用了低反動(dòng)度葉片級(jí)（約20%的反動(dòng)度）和切向進(jìn)汽的第一級(jí)斜置靜葉結(jié)構(gòu)外，還采取了切向渦流冷卻技術(shù)，降低了中壓轉(zhuǎn)子的溫度。中壓外缸只承受中壓排汽的較低壓力和較低溫度，這樣汽缸的法蘭部分就可以設(shè)計(jì)得較小。同時(shí)，外缸中的壓力也降低了內(nèi)缸法蘭的負(fù)荷，因?yàn)閮?nèi)缸只需要承受壓差。1.1.3 低壓缸的特點(diǎn)

低壓缸采用2個(gè)雙流設(shè)計(jì)。外缸與軸承座分離，直接坐落在凝汽器上。內(nèi)缸直接通過(guò)軸承支撐在基礎(chǔ)上，并以推位裝置與中壓外缸相連，以保證機(jī)組膨脹時(shí)的動(dòng)靜間隙。內(nèi)外缸通過(guò)波紋管連接，使低壓缸不承受轉(zhuǎn)子重量又可自由膨脹。所采用的末級(jí)葉片為自由葉片，長(zhǎng)1146mm，是目前世界上已定型并批量生產(chǎn)的最長(zhǎng)的全速汽輪機(jī)葉片。該葉片1997年在丹麥電廠投運(yùn)，至今運(yùn)行已有10年。玉環(huán)1000MW汽輪機(jī)的大修間隔可達(dá)到96000h(約12年)。1.1.4 補(bǔ)汽閥的應(yīng)用

全周進(jìn)汽不存在其他機(jī)型調(diào)節(jié)級(jí)強(qiáng)度和進(jìn)汽不均誘發(fā)汽輪機(jī)激振問(wèn)題。玉環(huán)機(jī)組所采用的補(bǔ)汽閥技術(shù)，從主汽門后引出一路蒸汽經(jīng)過(guò)補(bǔ)汽閥進(jìn)入高壓缸的第5級(jí)后，形成全周進(jìn)汽定-滑-定運(yùn)行模式，使機(jī)組能不必為具有快速調(diào)峰而讓主調(diào)門保持節(jié)流狀態(tài)，進(jìn)一步提高了機(jī)組效率。玉環(huán)電廠汽輪機(jī)全周進(jìn)汽加補(bǔ)汽閥的設(shè)計(jì)同時(shí)解決了正?；瑝赫{(diào)峰負(fù)荷高效率、第1級(jí)葉片的安全性和部分進(jìn)汽對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加汽隙激振3個(gè)技術(shù)問(wèn)題。正常調(diào)峰及額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，補(bǔ)汽閥為全關(guān)狀態(tài)。補(bǔ)汽閥全開流量是額定工況的108%，即補(bǔ)汽閥流量為8%，可使額定工況以及所有小于額定工況時(shí)的熱耗下降23kJ/(kW.h)，而一旦開始補(bǔ)汽，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性將隨補(bǔ)汽量的增加而下降。1.2 鍋爐特點(diǎn)

華能玉環(huán)電廠為哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)日本三菱技術(shù)生產(chǎn)的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行垂直水冷壁直流爐，單爐膛、一次中間再熱、八角雙切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊Π結(jié)構(gòu)型鍋爐。

二、機(jī)組的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、穩(wěn)定運(yùn)行 1、2號(hào)機(jī)組2006年實(shí)現(xiàn)雙投并運(yùn)行半年多來(lái)，推行華能精細(xì)管理思路，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)控制良好，機(jī)組效率較高。根據(jù)我國(guó)權(quán)威專業(yè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)組運(yùn)行半年后的性能指標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

2.1 實(shí)行精細(xì)管理，推行管理革命

玉環(huán)電廠作為華能集團(tuán)的標(biāo)桿電廠，以270人定員編制，管理、運(yùn)營(yíng)國(guó)際一流的4×1000MW超超臨界機(jī)組，努力實(shí)踐技術(shù)水平最高，經(jīng)濟(jì)效益最好，單位kW用人最少，國(guó)內(nèi)最好，國(guó)際優(yōu)秀的“四最一優(yōu)”建設(shè)目標(biāo)。

玉環(huán)電廠將4臺(tái)機(jī)組的集控集中布置在汽輪機(jī)廠房外的固定端，以營(yíng)造舒適的工作環(huán)境，集控室四周為環(huán)形海景下班幕墻，舉目遠(yuǎn)眺，美麗的樂(lè)清灣盡收眼底。每臺(tái)機(jī)組配備集控運(yùn)行人員5人，4臺(tái)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)既可相互調(diào)配，處理事故時(shí)又可相互支援。外圍輔控網(wǎng)絡(luò)也引入集控室，化學(xué)、灰控均在值長(zhǎng)監(jiān)視之下，這樣既方便日常管理又改善了工作環(huán)境。在廠級(jí)生產(chǎn)管理上，燃料和脫硫運(yùn)行維護(hù)工作承包給華能長(zhǎng)興電廠，檢修工作承包給基建單位浙江火電和天津電建，并由生產(chǎn)部對(duì)口統(tǒng)一管理。運(yùn)行部配正、副主任各1名，機(jī)、爐、電、化、安專工各1名。最簡(jiǎn)約的人員定制，創(chuàng)造出了最大的工作效率。

分部試運(yùn)階段，在調(diào)試的指揮下，運(yùn)行全面接管分散控制系統(tǒng)(DCS)操作和現(xiàn)場(chǎng)巡檢，不僅可以及時(shí)糾正調(diào)試人員的差錯(cuò)，還加深了對(duì)新設(shè)備的認(rèn)識(shí)，順利實(shí)現(xiàn)了168h試運(yùn)行后的平穩(wěn)交接。

2臺(tái)機(jī)組轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)后，在華能國(guó)際電力股份公司的指導(dǎo)下，玉環(huán)電廠積極汲取我國(guó)電力管理的寶貴經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)際先進(jìn)的管理理念，規(guī)范“兩票三制”，推行靈活激勵(lì)機(jī)制，采取先進(jìn)的廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)和管理信息系統(tǒng)(MIS)，結(jié)合國(guó)際一流的發(fā)電機(jī)組，培養(yǎng)一流的管理與技術(shù)人才。2.2 機(jī)組調(diào)峰負(fù)荷下的高效率、環(huán)保、穩(wěn)定運(yùn)行

機(jī)組最低不投油穩(wěn)燃負(fù)荷為350MW，在500～1000MW的負(fù)荷區(qū)間內(nèi)，機(jī)組具有很高的熱效率，還可以20MW/min的變化率升降負(fù)荷，具有靈活而強(qiáng)大的調(diào)峰能力。機(jī)組投產(chǎn)后，正常自動(dòng)投入率均為100%，機(jī)組的負(fù)荷調(diào)度也均采用自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)方式，由浙江省調(diào)度中心根據(jù)電網(wǎng)需求遠(yuǎn)方靈活加減負(fù)荷。2.2.1 汽輪機(jī)各負(fù)荷下的高效運(yùn)行

玉環(huán)電廠汽輪發(fā)電機(jī)組采用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念，在正常運(yùn)行中，各項(xiàng)主要指標(biāo)均居于我國(guó)首位。機(jī)組在TMCR工況下，機(jī)組的廠用電率為4.45%(含脫硫)，汽輪機(jī)熱耗率為7291.6kJ/(kW.h)。即使在8.04/10.08kPa高背壓的夏天，汽輪機(jī)的熱耗率也僅為7300kJ/(kW.h)，不但遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于華能石洞口二廠1、2號(hào)機(jī)的7647.6kJ(kW.h)和外高橋5、6號(hào)機(jī)的7420kJ/(kW.h)，也優(yōu)于上海電氣集團(tuán)的7316kJ/(kW.h)的保證值。機(jī)組在調(diào)閥全開時(shí)負(fù)荷可以達(dá)到1039MW，可以滿足短時(shí)調(diào)峰需求。汽輪機(jī)各工況下的主要參數(shù)見表2。

玉環(huán)電廠高加采用雙列布置，每一列配一個(gè)水側(cè)大旁路。當(dāng)任意一個(gè)高加出現(xiàn)異常時(shí)，須單側(cè)整列高加退出運(yùn)行。

5、6號(hào)低加則采用單列布置，各有單獨(dú)旁路。

7、8號(hào)低加分別設(shè)置在高、低凝汽器喉部。在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中，高低加熱器在出力達(dá)到200MW以前即已經(jīng)正常投入，正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)抽汽加熱凝水和給水，可提高機(jī)組循環(huán)熱效率。為了配合四缸四排汽的汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)，凝汽器采用雙背壓結(jié)構(gòu)，循環(huán)水分2路以串聯(lián)的方式先進(jìn)入低壓凝汽器，再進(jìn)入高壓凝汽器，水側(cè)內(nèi)、外圈可以在運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)單側(cè)隔離。靈活的熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)給機(jī)組的在線運(yùn)行提供了更高的可靠性保障。在半年的運(yùn)行中，出現(xiàn)過(guò)高加水位計(jì)泄露、低加調(diào)門卡死等現(xiàn)象，通過(guò)加熱器解列的方式均得到了處理。由于海水的腐蝕性較強(qiáng)，凝汽器與循環(huán)水管道連接的金屬環(huán)膨脹節(jié)出現(xiàn)過(guò)多次泄漏，通過(guò)單側(cè)循環(huán)水隔離后，放盡該側(cè)凝汽器海水，即可堵住漏點(diǎn)。在缺陷處理過(guò)程中，機(jī)組的帶負(fù)荷能力基本沒(méi)有受到影響，機(jī)組的效率也基本上可得到保證。高加全切、5號(hào)低加切除、凝汽器單側(cè)隔離工況下的主要數(shù)據(jù)見表3。

2.2.2 鍋爐在各負(fù)荷下的高效運(yùn)行

玉環(huán)電廠是沿海港口電廠，鍋爐燃煤主要為神華煤和進(jìn)口的印尼煤，均為較高揮發(fā)分煤，低位發(fā)熱量也與設(shè)計(jì)煤種相近。煤的各項(xiàng)指標(biāo)與鍋爐設(shè)計(jì)煤種相近。正常運(yùn)行中，采用上5臺(tái)磨煤機(jī)即B、C、D、E、F磨運(yùn)行，A磨煤機(jī)備用的模式。根據(jù)煤種特性，磨煤機(jī)出口溫度一般維持在65～75℃，磨煤機(jī)出口分離器采用隨煤量而改變的變頻控制，煤粉細(xì)度R90正常在25%左右。在燃用這幾種煤種的情況下，鍋爐在各工況下運(yùn)行穩(wěn)定，BRL(鍋爐額定工況)下的平均鍋爐效率為93.74%，高于保證值93.65%，750MW和500MW下的鍋爐效率分別為94.10%和93.89%，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)鍋爐效率較高。NOx排放濃度為281mg/m3，優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，BMCR工況下，機(jī)組負(fù)荷可達(dá)1082MW，過(guò)熱蒸汽流量為2952t/h，高于保證值2950t/h。表4列出了燃用煤種和設(shè)計(jì)煤種的比較。表5列出了不同運(yùn)行方式下的滿負(fù)荷參數(shù)。

在750MW負(fù)荷下，CDEF四臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，可以維持運(yùn)行參數(shù)為：過(guò)熱蒸汽溫度為600.3℃，再熱蒸汽溫度為600.1℃，空預(yù)器進(jìn)口氧量為4.08%，排煙溫度為126.3℃，灰渣含碳量分別為0.20%、0.49%，鍋爐效率為94.09%。在500MW負(fù)荷下，CDEF4臺(tái)磨煤機(jī)運(yùn)行，可以維持運(yùn)行參數(shù)為：過(guò)熱蒸汽溫度為600.0℃,再熱蒸汽溫度為598.2℃，空預(yù)器進(jìn)口氧量為5.54%，排煙溫度為122.3℃灰渣含碳量分別為0.69%、0.52%。該運(yùn)行工況下的鍋爐效率為93.56%。2.2.2 機(jī)組汽水品質(zhì)

對(duì)汽水品質(zhì)的高要求也是超超臨界機(jī)組的一個(gè)特點(diǎn)。

對(duì)于超超臨界直流鍋爐，運(yùn)行中沒(méi)有排污，運(yùn)行參數(shù)高，金屬材料余度不大，同時(shí)汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)更為精密，汽水品質(zhì)不合格會(huì)造成受熱面腐蝕和汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢，既影響機(jī)組效率又影響設(shè)備安全，所以對(duì)于汽水品質(zhì)要求極為嚴(yán)格。玉環(huán)機(jī)組在正常運(yùn)行中，汽水品質(zhì)控制達(dá)到了要求，運(yùn)行良好。鍋爐BMCR時(shí)汽水品質(zhì)參數(shù)如表6所示。

三、結(jié)論

(1)玉環(huán)電廠超超臨界機(jī)組選型正確，設(shè)計(jì)新穎，技術(shù)先進(jìn)，大量采用了P92新材料，首次采用26.25MPa/600℃/600℃超超臨界參數(shù)，機(jī)組熱效率達(dá)45.4%，實(shí)際供電煤耗僅283.2g/(kW.h)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

(2)玉環(huán)電廠的設(shè)計(jì)方案中，不占良田，生產(chǎn)用水應(yīng)用海水淡化，在選用低硫低硝燃燒技術(shù)的基礎(chǔ)上，同期安裝脫硫裝置，NOx的排放濃度僅為241.1mg/m3([O2]=6%,干態(tài))，此排放濃度亦遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13223第一時(shí)段的排放要求，在國(guó)際上也達(dá)到了先進(jìn)水平，證明了超超臨界技術(shù)的環(huán)保效益，也實(shí)踐了華能發(fā)展綠色公司的諾言。

(3)2臺(tái)機(jī)組半年多的生產(chǎn)運(yùn)行，積累了1000MW級(jí)超超臨界機(jī)組的生產(chǎn)及管理經(jīng)驗(yàn)。在不斷探索、優(yōu)化的過(guò)程中，對(duì)超超臨界機(jī)組運(yùn)營(yíng)掌握程度在逐步加深，可以供國(guó)內(nèi)同行借鑒和參考。玉環(huán)電廠的成功建設(shè)與投產(chǎn)，也證明我國(guó)已經(jīng)初步掌握了制造、安裝、調(diào)試和管理運(yùn)行世界前沿的超超臨界機(jī)組技術(shù)。

四、參考文獻(xiàn)

[1]李虎，張峰.1000MW超超臨界機(jī)組2953t/h鍋爐設(shè)計(jì)特點(diǎn)及生產(chǎn)實(shí)踐[J].電力設(shè)備，2007,8(5):6-10.