会场
中国电力科技网主任魏毓璞致欢迎辞:
尊敬的杨富主席、专家、与会嘉宾:
潘际銮院士为会议撰写贺词,我代表中国电力科技网表示由衷地谢忱!
热情欢迎各位来到长江之南、太湖之滨,参加第四届金属与焊接年会。
常州作为吴国领地,传承3200年文字记载历史;而作为电力技术的传承,中国电力科技网一路走来:
2009年在扬州召开“600MW/1000MW超超临界机组新型钢国产化研讨会”;2010年在天津召开“超超临界机组管道及管件国产化研讨会”;2011年在成都举办“第九届电站金属材料学术年会”;2012年至2014年连续三年于沈阳、天津、北京主办三届火电厂金属材料与焊接技术交流年会,得到与会嘉宾一致好评。
今天,我们在常州同专家、学者、一线科技工作者共聚“2015年会”,旨在对电站金属材料制造、焊接、检测、修复等方面展开深入分析讨论,持续跟踪新技术、新材料研发和应用。
由武汉大学、英国欧洲技术发展有限公司、波兰马泽能源公司、中国电机工程学会金属材料专业委员会、中国动力工程学会材料专业委员会、中国电机工程学会电站焊接专业委员会联合主办的“T/P91-92和T/P23-24钢制造、焊接、质量控制及使用经验国际会议”将于2016年4月19-22日在武汉召开。这次会议由以上六个单位主办,中国电力科技网承办,层次高端,点多面广,规模宏大。
清代文学家、史学家常州人赵翼诗云:江山代有才人出,各领风骚数百年。为打造金属与焊接具有里程碑意义的国际精品会议,开我国金属与焊接国际会议之先河,冀望大家踊跃报名,携手同行。
我们深知,实现火电厂金属材料与焊接创新之路是漫长的,需要一代一代工程师坚韧不拔努力奋斗。千里之行始于足下,作为金属与焊接工作和传播者,当义无反顾投身于搭建技术交流平台,尽自己一份微薄之力。通过本次年会,希望大家不仅可以了解最新金属和焊接技术,还将结识更多新朋友。
本届会议名誉主席中国科学院潘际銮院士委托清华大学蔡志鹏教授致开幕辞:
会议主席及各位与会代表:
由中国电力科技网组织的“火电厂金属材料与焊接技术交流会”已经成功地举办了三届,我很荣幸受邀担任本届会议名誉主席,并请我的助手蔡志鹏代致辞。
高效、清洁火电技术,特别是火电金属材料及其成形技术发展,有赖于研究院所、材料及装备供应厂家、现场用户相互交流与支持。
由日本阿倍等人于2008年出版的《热强钢》一书,总结了过去一百年中促进热强钢发展的十余因素,我个人认为值得火电金材领域科技工作者思考,罗列出来与大家共享。
排名第一的是长时间现场运行经验。第二是长时蠕变或持久断裂强度测试数据。第三是熔炼技术发展。第四是系统地研究热处理参数对蠕变行为的影响。第五是研究清楚微观组织演化过程。第六是系统地研究合金元素作用。第七是计算机技术,主要包括辅助成分设计、蠕变过程数值模拟。第八是分析析出物的测试手段,影响大的主要有:透射电镜、能谱分析、能量损失谱透射电镜、原子力显微镜、场发射俄歇能谱、次级离子质谱。第九是国内或国际上研究所、供应商、运行商之间的合作。第十是新研制的热强钢大锻件及其在工厂条件下制造的焊接构件接头蠕变或持久断裂强度测试。第十一是新开发的热强钢氧化行为研究,应同时包括实验室及现场运行条件。
国际上,有几个重要合作组织,主要包括EPRI(美国电力研究所)、EPDC(日本电力研发中心)、COST(欧共体科技共同体)、ECCC(欧洲蠕变协作委员会)、NIMS(日本材料科学国家实验室),都对热强钢发展做出了重大贡献。
相比之下,国内对已有的宝贵经验还可以更加全面、深入挖掘,还可以在基础性的研究上投入更多。因此,中国电力科技网组织有助于打牢基础的技术交流会是好的,也希望与会代表能一起重视并坚持不懈地开展基础实践研究工作,开发出有竞争力的自主技术。
最后,预祝大会圆满!祝各位代表新年快乐!
会议主席国家电力安全专家杨富教授级高级工程师致辞:
我国中国电力工业正以世界罕见地发展速度,在电源、电网以及带动电力装备制造、电站用金属材料等多个领域不断实现历史性跨越。2015年我国发电装机总容量,为世界第一,高效一次再热和二次再热机组均已投产运行,700℃超超临界燃煤发电技术研发进程积极推进。此外,目前我国已经形成全国联网格局,总规模居世界首位。中国正由电力大国向电力强国迈进。
国内外金属材料工作者对火电机组高温部件新型耐热钢的性能及制造技术进行了广泛深入研究,取得了大量研究成果,对我国超(超)临界机组的发展、提高超(超)临界机组的金属监督技术水平、保障机组的安全运行提供了强有力的技术支持。发展超(超)临界火力发电机组的关键是高温金属材料及其焊接技术的研究和开发。为此中国电力科技网召开“火电厂金属材料与焊接技术交流2015年会”。
为了保证年会顺利召开,中国电力科技网邀请了国内专家、学者及科研人员撰写了超(超)临界机组的金属材料及其焊接技术的基础研究、产品的开发与生产、工程的应用、设备运行、金属监督、缺陷的修复及早期失效相关专题的研究成果。这些文章蕴含了作者在试验研究阶段及工程应用中积累的诸多经验与教训,旨在为从事金属材料设计、开发、制造、工程建设安装、运行维护等方面的科研工作者带来些许裨益。
本次会议为电力、设备制造、冶金等行业企业,设计和科研机构以及相关大专院校进行自由学术交流提供了一个广阔平台。
在这里,我向主办单位中国电力科技网及所有论文作者表示诚挚谢意。希望提出问题,发表论点,百花齐放,百家争鸣,形成良好学术风气,使我国火力发电更清洁、更高效,为国家现代化建设作出更大贡献!
蔡志鹏 杨富
北京科技大学高温合金研究室教授谢锡善发表“600度/620度超超临界电站锅炉新材料的研发”主题演讲。通过对三个现役的奥氏体耐热钢TP347H, Super304H 和HR3C的时效析出强化进行了细微研究和分析,提出了多相复合强化奥氏体钢新设计思想采用多相(MX, 富铜相, NbCrN)复合强化Cr-Ni奥氏体型耐热钢新思路,在此思想指导下开发了SP2215新型高强耐热钢,目前已经申请了专利,同时已投入全冶金生产流程生产并且制备出了成品无缝钢管。期望在我国620℃超超临界锅炉机组上早日得到应用。
中国电力工程顾问集团公司副总工程师龙辉发表“650度/700度超超临界技术开发与金属材料研究进展”演讲。介绍了俄罗斯650℃、欧洲700℃、日本700℃超超临界技术开发与金属材料研究进展。尽管一些发达国家最近提出发电去煤化目标,但我国国情决定了我们以煤为主的能源结构不会改变,为实现煤炭更清洁、更高效燃烧,只能走更高参数发展之路。提出以下三点启示:一、在我国700℃技术成熟距离700℃超超临界机组建设和投运还有相当一段时间,在这段时间内可立足于现有超超临界技术,尝试应用国内外最新耐高温材料(G115、GH984G、Sanicro25等)并尽可能减少昂贵镍基合金的实用,开发研究650℃左右超超临界机组,并结合创新总体热力系统设计和更高效率主机方案,使机组发电热效率有望达到50%。二、部件试验将是一个长期复杂任务,建议在700℃超超临界联盟下成立材料部件整合和优化部门,协调统一下一步工作,避免由于技术路线的错误导致方向错误和经济上损失。三、建议加大对铁-镍基合金管和镍-铁合金转子等材料跟踪研究。
谢锡善 龙辉
宝山钢铁股份有限公司研究院钢管条钢技术中心首席研究员王起江发表“ASME标准中Grade 91化学成分修改探讨”。Grade 91钢是80年代初美国GE公司与橡树岭国家实验室联合开发成功的铁素体类耐热钢。Grade 91钢具有良好热强性和持久塑性及抗氧化、抗腐蚀性,在600℃时,热强性是T9钢的3倍,在625℃时与TP304H钢相当。宝钢1999 年研制Grade 91 钢中T91 钢管,至今累计生产150000吨以上,有利地支撑了我国锅炉和电力行业的发展。EPRI在2014年ASME会议上,提出了对Grade 91化学成分提案(Item 14-1540),对于Grade 91钢在电站锅炉服役安全性和可靠性是有利的。经与EPRI提出的Item 14-1540 Grade 91化学成分提案中化学成分进行比较,宝钢生产的Grade 91钢能满足这一要求,并具备批量化生产能力。Item 14-1540 Grade 91化学成分修改案进一步推广,将有利于产品实物质量的提高。
神华国华北京电力研究院有限公司博士王斌发表“高效超超临界机组新型耐热钢应用发展及高温微创试验研究”。介绍了630-650℃新型耐热钢候选材料:新型铁素体钢——VM12钢、G112钢、G115钢、SAVE12AD钢;新型奥氏体钢及铁镍基合金——NF709钢、Sanicro25钢、GH984G钢、HR6W钢研究现状,并对候选材料进行性能比较;介绍了微创试验技术和国华高温材料微创寿命评估中心建设情况。
王起江 王斌
大连理工大学材料学院教授赵杰发表“火电厂超超临界用钢脆性σ相析出及影响作用”演讲。通过光学显微镜、X射线衍射分析仪、扫描电镜、透射电镜分析明确了HR3C钢在长期时效过程中晶界处会析出四方结构的σ相,在此基础上,进一步研究了HR3C钢中σ相析出的动力学行为以及对性能影响作用。研究表明:国产及进口HR3C均存在不同程度σ相析出现象;相比而言,国产钢较进口钢σ相析出时间更为明显,适当固溶处理可以延缓σ相析出。长期时效后,伴随脆性相析出,钢材硬度有所增加,但冲击韧性显著下降,总体性能降低。报告基于动力学曲线推测了HR3C钢中析出约1%σ相的时间:620 ℃约2年,600℃服役大约4年。
上海外高桥第三发电有限责任公司设备部主任助理/高级技师孙民文发表“1000MW机组金属材料焊接与结构应用技术浅析”演讲。T23管材最新应用于锅炉膜式水冷壁上,外三作为早期超超临界百万塔式炉,率先开始使用在39米以上高温段,安装阶段对T23钢特性认识不足,没有很好地注意焊接工艺,导致机组运行后发生多次泄漏。缺陷产生主要是在环境温度比较低时进行焊接,没有很好地控制焊前预热温度和焊后热处理,使焊口易产生裂纹,以及管子与铁件的焊接处因工艺处理不当,在蒸汽温度变化较大时使管子热胀不均产生裂纹,而造成泄漏。并提出检查方法和改进焊接方法,并针对构件与受热面管件焊接结构处理,提出刚性梁与水冷壁焊接结构优化和水冷壁刚梁与水封板焊接结构优化方案。HR3C奥氏体钢管在运行中发生过二次爆管事故,通过对事故仔细分析发现,虽然奥氏体材料塑性较好,但是在弯管处的敲痕要引起高度关注,一些细小敲痕就是发生裂纹和爆管的原发缺陷。
赵杰 孙民文
清华大学机械工程系副教授蔡志鹏发表“焊缝金属疲劳裂纹启裂组织因素及预测”演讲。疲劳裂纹启裂门槛值与原奥氏体晶粒尺寸关系研究;对于多层多道埋弧焊焊缝金属而言,出现疲劳裂纹扩展拐点处原奥氏体晶粒尺寸具有不均匀性,即使在同一应力比下,拐点对应的k也可能会存在较大差异,导致门槛值测试结果出现较大分散性。焊缝层间热影响细晶区的原奥氏体晶粒最小,其出现拐点时对应的Δk最小,因而门槛值最低。因此,在保证接头强韧性等综合性能基础上,适当调整焊接工艺以提高细晶区原奥氏体晶粒尺寸有利于接头整体门槛值提高。介绍了利用高周疲劳试样预测疲劳裂纹门槛值研究的预测方法和启裂源形状影响因子的确定。
全国锅炉压力容器标准化技术委员会秘书处高级工程师张显发表“超(超)临界锅炉高等级材料性能要求和监督管理”演讲。超(超)临界锅炉高温材料存在许多不确定技术难点、质量陷阱和使用危险性;超(超)临界锅炉高温材料在制造和选用过程中,要严格遵守相关规则,优质钢管制造商优质合格的产品进入市场,保证锅炉质量和安全。加强质量监督管理,严格执行特种设备制造许可制度,并大力倡导市场准入规则,促进超临界锅炉用新型耐热钢国产化,对于我国新时期能源技术健康发展具有重要现实意义。
上海锅炉厂有限公司技术部焊接总工程师/高级工程师卢征然发表“Sanicro25焊接接头性能试验研究”。通过试验表明:Sanicro 25钢管焊接接头室温力学性能及高温拉伸性能均高于标准规定值;焊接接头弯曲性能和冲击韧性良好,均满足相应标准要求;焊接接头在700℃时效后,焊接接头室温拉伸抗拉强度随着时效时间增加而增加,均高于标准对母材室温规定值;焊接接头焊缝金属冲击值稳定在10.5-14J;整个焊接接头硬度值稳定在225-275HV10之间;焊接接头组织稳定性良好;Sanicro 25钢管焊接接头的高温持久强度完全满足CODE CASE2753标准对母材的要求。
张显 卢征然
华电国际电力股份有限公司技术监督部主管宫伟基高工发表“高温再热器鼓包原因分析”。通过取样试验结果与分析和运行状况分析,得出以下结论:高温再热器管运行过程中经常发生超温现象是造成管子过热的主要原因,管子长期高温运行,导致显微组织老化,强度下降,在管内压力作用下,管子发生蠕胀现象。并提出以下建议:一、加强运行管理,调整壁温报警值,增加壁温测点,全面监控超温情况。二、检修期间加强对高再管防磨防爆检查,尤其注意蠕胀测量,及时发现产生胀粗管子。三、对发生胀粗的管子割管取样进行金相组织分析和力学性能试验,掌握性能变化情况,避免管子失效。中电国际安徽淮南平圩发电有限责任公司生技部金属专工金万里高工发表“超(超)临界锅炉共性问题的分析和处理”演讲。针对锅炉受热面管过热问题,锅炉部件热疲劳损伤问题,锅炉管高温腐蚀问题,锅炉管应力腐蚀开裂问题,铸造阀体、锻制三通、热挤压三通、大小头管件开裂问题,锅炉管高温氧化问题进行分析并提出处理方案。着重介绍如何减少氧化皮产生和氧化皮脱落,氧化皮检测方法和手段。
宫伟基 金万里
浙江浙能技术研究院有限公司热机与材料技术部副主任/高级工程师楼玉民发表“超超临界机组783材料螺栓断裂原因分析及处理措施”。统计了浙江、江苏等地24台超超临界机组783材料螺栓断裂情况,没有拆卸和拆卸后,螺栓均有发生断裂现象;国产和进口螺栓均发生断裂,但进口螺栓断裂比例较少,运行时间也较长;预紧力基本为制造厂初始提供的预紧力,为加热棒加热;其它材料中压汽门螺栓未发生断裂。螺栓断裂与其制造质量、材料服役后性能下降、拆装工艺与预紧力有关。提出以下改进方法:优化螺栓拆装工艺;加强检查;改进螺栓结构和工艺;进行螺栓断裂专题研究。
华能玉环电厂策划部金属监督专工熊伟发表“1000MW超超临界锅炉T12水冷壁管裂纹产生原因分析及治理”演讲。从取样分析、微观特征、金相、裂纹机理、热应力、热疲劳、结构应力、国内外类似情况等方面分析了水冷壁裂纹导致锅炉管失效原因,提出以下解决措施:加强金属检验力度;换管处理;防腐喷涂。还要加强燃烧调整,水冷壁超温控制,炉膛气氛检测控制,不良结构应力检查消除,改进检修施工工艺,降低施工造成残余应力等。
楼玉民 熊伟
华电电力科学研究院材料技术部工程师杨林发表“应用于锅炉辐射受热面纳米陶瓷涂层的性能评价体系与泛数据分析联用”的演讲。重点介绍了RSI系列涂层在实验室条件、工业平台条件及在西南某电厂试验研究结果。研究过程中引入了数值模拟和神经网络计算对整个试验过程进行了补充、说明、优化。从现有研究结果看RSI涂层有着良好力学性能及耐腐蚀、抗结焦性能,有着较好应用前景。
国家电力工业耐磨材料实验研究中心主任、华北电力大学教授温新林发表“我国火电耐磨材料及抗磨技术现状与发展趋势”演讲。强调指出:“为保证磨煤机、碎煤机、碎渣机、耐磨管道等辅机备品配件的安全延寿、节材降耗、尽量减少更换次数,要求各发电企业要严格贯彻执行《DL/T681-2012燃煤电厂磨煤机耐磨件技术条件》、《DL/T680-2015电力行业耐磨管道技术条件》和《DL/TXXXXX-2016燃煤电厂碎煤机耐磨件技术条件》等最新电力耐磨材料标准,严禁无标生产、严禁无标使用。
杨林 温新林
苏州热工研究院电站寿命管理研究中心电站焊接技术研究所主任工程师孙志强高工发表“超超临界二次再热机组水冷壁安装问题的解决”演讲。分析了水冷壁鳍片安装焊接中的问题,水冷壁安装对接焊缝裂纹问题,表明二次再热机组水冷壁鳍片材料和规格改变,对工程安装提出更高要求;12Cr1MoVG小径管道焊接接头出现再热裂纹与其焊接部件结构刚性较大具有直接关系,在今后制造过程中应优化设计方案,为施工尽量创造有力条件;现场水冷壁热处理难度较大,需要加强交流,不断提高安装质量。河南理工大学材料学院教授陈思杰发表“TLP扩散焊接研究成果及其在电站耐热钢焊接中的应用”演讲。瞬时液相扩散连接作为一种新型的焊接技术在近40多年来获得了广泛应用。TLP连接主要是针对沉淀硬化合金而开发,因为这些合金很难用熔焊方法连接,但是TLP连接对固溶强化合金同样有效。TLP焊接头成分和母材相似,强度高,没有明显界面和焊接残留物,在新材料制备、连接、修复等方面潜力也很大。TLP焊接工艺在传统结构材料等方面有广泛应用前景。在电力、石油、化工、城建等建设工程中,管道焊接工作量非常大,中小直径钢管(直径<133mm)焊接接头数以万计。采用传统的焊条电弧焊,工期长、效率低、焊接质量取决于焊工操作水平。采用瞬时液相扩散焊连接替代焊条电弧焊对管道进行连接,具有生产率高、焊接时间短等优点,生产效率是传统焊接方法的10倍以上。尤为适于条件较差施工环境,大大节省了人力、物力和能源。在大气条件下惰性气体保护的TLP扩散连接不用真空炉,节约了设备投资,也适合野外施工场合。
孙志强 陈思杰
中国特种设备检测研究院锅炉事业部高级工程师车畅发表“超临界电站锅炉典型失效分析”演讲。我国超临界电站锅炉装机容量已跃居世界第一,高参数大型化是目前大型电站锅炉主要特征,电站锅炉是火力发电的心脏,其可靠运行与国民经济息息相关。我国超临界机组主要采用引进加自主消化的技术路线,由于发展迅猛、消化不足以及管理经验欠缺等原因,导致目前故障频发。报告对当前超临界电站锅炉典型失效模式进行分类;探讨了超临界电站锅炉管失效分析方法;并结合超临界电站锅炉典型失效案例,分析典型失效机理,为理解锅炉管服役特性及预防此类锅炉管失效事故的发生提供了指导作用。
铜山华润电力有限公司技术支持部主任工程师冯立中发表“超超临界汽轮机IN783螺栓断裂失效分析”演讲。该螺栓为沿晶脆性断裂,断裂起源于螺栓中心孔壁,断裂性质为应力加速晶界氧化脆性断裂,螺栓未经β时效处理是产生晶界氧化裂纹主要原因,螺栓紧固过程中中心孔壁局部超温是次要原因。为防止In783螺栓发生应力加速晶界氧化脆性,提出以下建议:一、严格按照标准热处理工艺对螺栓进行热处理;二、热紧螺栓时,应规范操作,加热螺栓中心孔应均匀,避免超温;三、研究能有效检测高温合金螺栓中心孔壁裂纹的无损检测方法,定期对螺栓中心孔进行检测。
车畅 冯立中
苏州热工研究院再制造与电力安全中心焊接技术研究所工程师吕一仕发表“在役15Cr1Mo1V钢接头裂纹性质及原因分析”演讲。介绍了裂纹特点,对典型含裂纹焊接接头进行理化性能试验,并分析裂纹原因:材料具有一定再热裂纹敏感性,纵向裂纹产生与接头应力集中和塑性变形能力下降有关,横向裂纹产生与接头塑性变形能力不足有关。国内外对Cr-Mo-V耐热钢再热裂纹进行了大量和深入研究,但对于该类耐热钢长期运行后接头横向再热裂纹机理、影响因素(如焊接热过程的影响、与焊接与焊后热处理工艺参数关系、运行工况影响等)研究还未见报道,是一个需要继续研究的技术问题。
湖南工程学院无损检测试验室高级工程师彭欣发表“电站锅炉管内壁腐蚀及内壁氧化皮问题防治对策”演讲。分析相控阵超声波弧面检测方法特点,通过现场使用验证其能准确检测管内壁腐蚀,提出控制水质并结合有效无损检测能治理水冷壁管内壁腐蚀问题。并提出锅炉管内壁氧化皮问题防范措施:一、采用细晶奥氏体不锈钢管材,安装前内壁喷丸处理。二、切忌锅炉急启急停,避免造成温度急剧变化。加大管壁的收缩应力,当收缩应力大于内壁氧化膜的附着应力,使氧化膜外层Fe3O4发生剥离,造成堵塞。三、控制超温。四、谨慎控制加氧,少量的氧有利于水冷壁节流孔保持清洁,但过量的氧易导致高温受热面出现大面积氧化皮脱落。五、奥氏体管可采用磁通量方法检测,割管会引起直管振动导致直管段氧化皮脱落,需注意对二次脱落复查。六、哈锅炉型受热面直管段焊口处也可能出现堵塞。采用对无磁氧化皮灵敏度高的检测仪对直管焊口进行检查。七、对于铁素体管内壁氧化皮脱落可采用高频超声跟踪生长速度、射线拍片和升级管材的办法来综合处理。
吕一仕 彭欣
华电国际莱城发电厂生技部金属专工孙世党发表“锅炉水冷壁垢下腐蚀原因分析及防范处理措施”演讲。某厂1号锅炉水冷壁管泄漏的原因是垢下腐蚀(氢腐蚀)引起的,腐蚀及裂纹形成不断扩展,使晶界脆化、金属强度、韧性、塑性等性能降低,在锅炉介质和应力共同作用下,导致水冷壁管发生泄漏。提出以下处理措施:一、电厂化学专业立即对1号锅炉水冷壁存在腐蚀部位的垢下腐蚀产物进行化学分析,确定腐蚀产物的成分。二、电厂化学专业立即对全厂化学水处理设备的水帽、树脂捕捉器等进行全面检查,确认是否有泄漏现象;检查校验化学在线仪表、PH值、氢电导率等设备和检测指标进行全面检查,确保设备运行正常、仪表测量准确。三、机组大、小修期间,对1-4号锅炉水冷壁管子进行化学清洗,化学专业要做好化学清洗调研工作,慎重清洗,确保化学清洗质量。四、机组大、小修期间,采用X射线拍片及其它无损检测方法进行检测。五、利用机组大修机会,将1号锅炉炉膛高负荷区域的水冷壁管子进行更换,更换后进行酸洗处理。
河南第二火电建设公司焊接培训中心副主任丁光柱发表“不锈钢管道药芯焊丝钨极氩弧焊焊接工艺”演讲。不锈钢管道采用单面焊双面成型工艺焊接时,根部焊道采用药芯焊丝手工钨极氩弧焊时,不仅改善了背面成型,提高了焊接质量,而且节约了氩气和大量辅助用工,降低了成本,提高了生产效率,从而可替代以往手工钨极氩弧焊填充实芯焊丝背面充氩保护的焊接方法。特别是焊接固定管口,死口连头等背面充氩保护困难的位置时,其优越性能更为显著采用药芯焊丝工艺性能好,焊接工艺操作简便,电弧稳定,飞溅小,脱渣容易,焊缝成形美观,其熔敷金属力学性能达到了相关标准规定。此工艺方法可应用于其他奥氏体不锈钢管子打底层及盖面层焊接,值得在火力发电厂安装工程中推广应用。
孙世党 丁光柱
中国科学院金属研究所研究员单以银发表“P91/P92剩余寿命预测研究”演讲。9Cr马氏体耐热钢在老化过程中组织演变主要包括位错回复阶段、板条碎化合并阶段、亚晶长大阶段、马氏体块合并阶段、大块铁素体合并阶段;析出相在老化不同阶段熟化机制不同,熟化前期析出相长大均匀,服从t1/5~ t1/4 规律,熟化后期大析出相吞并小析出相长大,服从t1/3规律;依据室温硬度、组织形貌、析出相的综合评定可将组织老化准确划分为5个不同老化阶段;不同老化程度的P91/92的室温硬度与其高温抗拉强度表现出很好对应关系;通过对P91/92不同老化程度材料的室温硬度测量即可预测其在某一运行参数下该材料剩余持久寿命。
辽宁电力科学研究院金属所高级工程师李宏强发表“TiN在20Cr1Mo1VTiB螺栓内的分布状态对螺栓性能的影响”演讲。本项目目的主要在于研究夹杂形态对此类螺栓钢钢力学性能影响规律,同时研究其在材料断裂过程中所起的作用。这批20Cr1Mo1VTiB螺栓内非金属夹杂物为TiN、TiS和TiN(S)的复合化合物。夹杂物的存在严重影响了20Cr1Mo1VTiB钢的强度、塑性和韧性,力学性能试验显示冲击韧性与抗拉强度同其最恶劣视场夹杂物级别和最大夹杂物尺寸具有明显的对应关系;试验发现,采用化学抛光试剂对20Cr1Mo1VTiB钢金相样品进行侵蚀处理,可以很好的显示其中夹杂物分布状态,给现场观察评定以及覆膜取样带来极大的便利。
单以银 李宏强
江苏大唐国际吕四港发电有限责任公司金属专工、大唐国际金属专家蒙殿武发表“超超临界机组U型结构P91焊口裂纹原因分析”演讲。分析了裂纹产生及扩展原因分析,由于焊缝内部大量片状夹渣缺陷聚集、氧化皮和母材热膨胀系数差异以及结构应力过大造成的,焊缝中存在大量聚集分布层片状夹渣,萌生裂纹后,裂纹在拉应力作用下扩展,同时由于氧化皮和母材不同热膨胀系数,导致裂纹产生并向双层、多层发展。裂纹扩展过程中穿过夹渣,加速了裂纹扩展。在夹渣和结构内应力共同作用下,裂纹扩展至焊缝表面产生裂纹和焊缝根部。
中国钢铁研究总院特殊钢研究所原总工程师、教授级高级工程师程世长发表“关于国产p92钢管的讨论”演讲。指出了P92钢管国产化的必要性,通过与进口管对比,介绍了国产管贡献和困境。解决P92国产管困境,改变现在70%以上是进口状况正是推进国产化现实问题,既然钢厂、钢管生产线齐备、技术一流、产品质量与国外相当,主要矛盾是电厂业主的选择,这就需要国家主管单位制定相应政策,鼓励使用国产管,逐步建立一套完整的采购—生产监督—建造—跟踪管理—定期检测—给制管厂信息反馈—改进、提高的管理体系,简单地说就是建立相应的管理。政策是管理,也是导向,关系到国产化成败,关系到民族工业发展水平,关系到国家经济实力。呼吁国家有关主管部门,也可能是国家能源局,关心国产P92钢管生存发展。
蒙殿武 程世长
神皖马鞍山万能达发电有限责任公司设备部金属专工章家强发表“浅谈火电机组机炉高温部件裂纹案例分析与处理”演讲。讲述了主蒸汽管裂纹、中主门裂纹和汽轮机转子叶片裂纹分析与处理。其中某机组汽轮机转子叶片拉筋裂纹,是处在初级阶段表面裂纹。若不是发现早,处理及时、准确,其后果不堪设想。经精确处理:为公司汽轮机组安全生产发电做出了贡献。为消除汽轮机叶片(材质为0Cr17Ni4Cu4Nb)拉筋裂纹写下了一个很好案例。通过对受监部件检验和诊断,及时了解并掌握金属设备高温部件质量状况,防止机组设计、制造、安装中出现金属材料相关问题以及运行中材料老化、性能下降等因素而引起的各类事故,从而减少机组非计划停运次数和时间,提高设备安全运行的可靠性,延长设备的使用寿命。章家强 魏毓璞
电站金属材料与焊接技术年会已连续举办四届,本届年会交流内容广泛、深入,不少研究成果首次发表,演讲兼具实用性和前瞻性,受到参会者一致好评。会议对超超临界火电机组金属材料制造、检测、焊接等各个方面,尤其是新技术、新材料的研发和应用进行持续地跟踪和发展。我国为实现煤炭更清洁、更高效燃烧,只能走更高参数发展之路,针对高参数机组研发,会议提出可首先针对650摄氏度等级超超临界燃煤发电机组开展研究,尝试应用国内外最新的耐高温材料,并结合创新的总体热力系统设计和更高效率的主机方案,使机组发电热效率有望达到50%;建议在700摄氏度超超临界联盟下成立材料部件整合和优化部门,协调统一下一步工作,避免由于技术路线的错误导致方向错误和经济上损失;加大对铁-镍基合金管和镍-铁合金转子等材料的跟踪研究。这些工作的开展都为今后“700摄氏度超超临界机组”的实施提供充分的技术和工程经验储备。国产化方面,要研发适应我国国情、具有我国自主知识产权的金属材料,同时要做好焊材配套工作,保障机组的安全稳定运行。
中国电力科技网对本次会议进行全程实况录像,赠送各发电集团、电网公司主管部门和相关电厂、科研单位;还将本次会议专家演讲PPT上传至中国电力科技论坛相关栏目和电力月刊,供广大从事电站金属焊接工作者免费下载和在线浏览。将先进技术和经验保存、共享、传播,为我国电力发展贡献绵薄之力。
附钢铁研究总院高温材料研究所博士后于鸿垚新闻报道:
超超临界发电技术国产化进程迅猛发展
“对超超临界火电机组金属材料的制造、检测、焊接等各个方面,我们要进行持续地跟踪和发展,尤其是新技术、新材料的研发和应用。”在1月7-8日中国电力科技网主办的“火电厂金属材料与焊接技术交流2015年会”上,中国电力科技网CEO魏毓璞在致辞中指出。据北京科技大学教授、博士生导师谢锡善介绍:“我国75%以上的电力产自煤电,至2020年煤电仍占总发电量60%以上,因此大力发展超超临界电站是我国火电机组最主要的发展方向。我国第一个600摄氏度超超临界电厂于2006年11月28日投入运行,其煤耗为283.2g/kW·h,热效率已经达到了45.4%。截至2015年,我国已建设超过100台600摄氏度超超临界机组,约占世界超超临界机组的90%。”
近几年来,我国超超临界技术发展速度、装机容量和机组数量均已跃居世界首位;高效一次再热和二次再热机组均已投产运行,700摄氏度超超临界燃煤发电技术研发进程积极推进。
超超临界机组参数不断提高
我国自2010年就开始了700摄氏度超超临界燃煤发电技术的研究。2010年7月23日国家能源局举行“国家700摄氏度超超临界燃煤发电技术联盟”启动仪式。作为国家700摄氏度超超临界燃煤发电技术创新联盟成员,中国电力工程顾问集团副总工程师龙辉在上述会议中也谈道:“尽管一些发达国家最近提出发电去煤化目标。但对我国来说,国情决定了我们以煤为主的能源结构不会改变,为实现煤炭的更清洁、更高效燃烧,只能走更高参数发展之路。”
在我国,620摄氏度超超临界电厂已经蓬勃发展起来。目前已有数台600/620/620摄氏度超超临界机组投入运行,将有50余台600/620/620摄氏度超超临界机组投产,远高于世界其他国家。
借鉴俄罗斯、欧洲及日本650摄氏度超超临界机组运行经验和对700摄氏度超超临界机组开发的艰难性认识,专家龙辉提出以下三点启示:1. 可首先针对650摄氏度等级超超临界燃煤发电机组开展研究,尝试应用国内外最新的耐高温材料,并结合创新的总体热力系统设计和更高效率的主机方案,使机组发电热效率有望达到50%;2. 建议在700摄氏度超超临界联盟下成立材料部件整合和优化部门,协调统一下一步工作,避免由于技术路线的错误导致方向错误和经济上损失;3. 加大对铁-镍基合金管和镍-铁合金转子等材料的跟踪研究。这些工作的开展都为今后“700摄氏度超超临界机组”的实施提供充分的技术和工程经验储备。
金属材料是超超临界机组发展的核心
“发展超超临界机组的关键技术是金属材料耐高温、高压及其焊接技术的研发。”曾在电力部从事材料焊接专业工作、火电厂金属材料与焊接技术交流2015年会主席杨富表示。
要提高蒸汽温度,提高发电效率,金属材料是发展超超临界机组的关键。目前我国投用和正在建设的超超临界火电机组来说,高温重要部件金属材料绝大部分使用进口材料。采用进口材料,一方面存在知识产权的问题,另一方面成本大幅提高,国内超超临界燃煤发电技术的发展受制于人,因此在会议上杨富教授呼吁要研发适应我国国情、具有我国自主知识产权的金属材料,同时要做好焊材配套工作,保障机组的安全稳定运行。
本次会议中,来自电厂、锅炉厂、钢厂、研究院所、高校的专家、学者深入探讨了电站用金属材料组织演变、性能劣化和氧化皮生长等特性和规律,探究焊接新工艺,确保焊接质量,以保障电厂安全运行。神华国华北京电力研究院有限公司王斌博士谈道:“与目前600摄氏度机组相比,630-650摄氏度材料的研制已初步具备应用条件,热效率可以升高2-3%,成本无明显增大,适时建设630-650摄氏度机组已成为下一步的重要目标。神华国华高资高效超超临界燃煤机组拟采用35MPa, 610/630/630摄氏度更高温度的参数。”因此,630-650摄氏度机组的选材也迫在眉睫。据王斌博士介绍:“目前,新型耐热钢候选材料包括新型铁素体钢VM12,G112,G115,SAVE12AD以及新型奥氏体钢及铁镍基合金NF709,Sanicro25,GH984G,HR6W。”对这些新材料要深入研究,掌握其组织演化规律,精确控制其制备工艺,同时配套相应的焊接材料及工艺,发展安全高效、具有更高参数的超超临界机组。
国产管存在困境,期待政策支持
中国钢铁研究总院特殊钢研究所程世长教授是长期从事高端锅炉耐热钢及合金研究的权威专家,在他看来,超超临界机组新型耐热钢国产化进程在不断推进,其研究水平已经居于世界领先地位,但是国产管一直存在困境,需要国家政策的支持和行业同仁共同努力。
在国产化初期,我国技术落后,形成了国产管质量不如进口管质量的局面。但如今,上述局面已经打破。“经过十多年的生产,吸取和应用了国内外的先进技术,自我提高,国内已拥有世界一流的生产设备和技术,完全可以承担起国家电建所需的钢材,自主生产、自力更生,不受国外控制,成本大幅度降低,生产周期能得到保障。”老专家程世长提到:“国内产品质量与国外相当,某些方面优化后更好。”宝钢集团有限公司中央研究院首席研究员王起江也在会议中谈道,“Grade 91国产管的成分已经能精确控制,S、Al元素的成分控制与进口管相当,P、Ni元素的控制明显优于进口管。经过成分控制和工艺的改善,Grade 91国产管的持久性能有明显提高。”
“国产管在电力建设急需时供应,救急,起到重要的补充作用;国产管在遏制进口管高价、进口管低水平技术条件、索赔、供货周期长等方面起到了积极作用。”尽管国产管在电力建设中起到了补充、积极的作用,但是其应用仍处于困境,例如P92钢管大约仍有70%使用进口材料。
在上述会议中,程世长教授谈道:“由于没有相应国家政策的支持和保证,对于建设单位来说,用进口管一旦出问题不会担责任,而用国产管就会担责任,因此建设单位宁可多花钱也买进口管。”他在会议中大力呼吁,政策是国家的命脉,希望国家有关主管部门,关心国产材料的生存发展,期待国家相关政策的支持,全面推进火电管道国产化。