鍋爐用鋼發(fā)展

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1、收起題：鍋爐壓力容器焊接技術(shù)的新發(fā)展02006-5-279:58:00鍋爐、壓力容器和管道焊接技術(shù)的新發(fā)展上海市焊接協(xié)會/學(xué)會陳裕川一、前言近10年來，國內(nèi)外鍋爐、壓力容器和管道的焊接技術(shù)取得了引人注目的新發(fā)展。隨著鍋爐、壓力容器和管道工作參數(shù)的大幅度提高及應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展，對焊接技術(shù)提出了愈來愈高的耍求。所選用的焊接方法、焊接工藝、焊接材料和焊接設(shè)備首先應(yīng)保證焊接接頭的高質(zhì)量，同時必須滿足高效、低耗、低污染的耍求。因此，在這一領(lǐng)域內(nèi)，焊接工作者始終面臨復(fù)雜而艱巨的技術(shù)難題，要求不斷尋求最住的解決方案。通過不懈的努力己在許多關(guān)

2、鍵技術(shù)上取得重大突破，并在實際生產(chǎn)中得到成功的應(yīng)用,取得了可觀的經(jīng)濟效益,使鍋爐、壓力容器和管道的焊接技術(shù)達到了新的發(fā)展水平。鑒丁-鍋爐、壓力容器和管道涉及到許多重要的工業(yè)部門，其中包括火力、水力、風(fēng)力，核能發(fā)電設(shè)備，石油化工裝宜，煤液化裝墜輸油、輸氣管線，飲料、乳品加工設(shè)備，制藥機械，飲用水處理設(shè)備和液化氣儲藏和運輸設(shè)備等，焊接技術(shù)的內(nèi)容是相當廣泛的。木文因篇幅所限，僅就鍋爐、壓力容器和管道用鋼，先進的焊接方法和焊接過程機械化和自動化三方面的新發(fā)展作如下概括的介紹。二、鍋爐壓力容器和管道用鋼的新發(fā)展2.1鍋爐用鋼的新發(fā)展在鍋爐

3、、壓力容器和管道用鋼這三類鋼中，鍋爐用鋼的發(fā)展最為迅速。這主要是近10年來，火力發(fā)電站用燃料一煤炭的供應(yīng)日趨緊張，降低燃料的消耗已成為世界性的迫切需要。為此，必須提窩鍋爐的效率。通常鍋爐效率每提高5%,燃料的消耗可降低15%。而鍋爐的效率基木上取決于其運行參數(shù)一蒸汽斥力和蒸汽溫度。圖1示出它們2間的關(guān)系。最近，上海鍋爐廠生產(chǎn)600^670MW超臨界鍋爐的蒸汽壓力為254bar,過熱蒸汽溫度為569°C,鍋爐的熱效率約為43鼠如果鍋爐的運行參數(shù)提高到特超臨界級，叩蒸汽壓力為280bar蒸汽溫度為620°C,鍋爐的熱效率可提高到47

4、%。目前世界上特超臨界鍋爐的最高工作參數(shù)為350bar7700°C/720°C,鍋爐的熱效率達到了50%圖1電站鍋爐熱效率與鍋爐運行參數(shù)的關(guān)系這里應(yīng)當強調(diào)指出，隨著鍋爐效率的提拓，鍋爐煙氣中的S02、NOX和C02的排放量逐漸下降。因此從減少大氣污染的介度出發(fā)，設(shè)計制造高工作參數(shù)的特超臨界鍋爐也是必然的發(fā)展趨勢。鍋爐蒸汽參數(shù)的捉高直接影響到鍋爐受壓部件的強度性能。在超臨界和特超臨界工作條件下，鍋爐的主要部件，如膜式水冷壁，過熱器，再熱器、高壓出口集箱和主蒸汽管道的工作溫度均已達到鋼材蠕變溫度范圍以內(nèi)。制作這些部件的鋼材在規(guī)定的工

5、作溫度下，除了具有足夠的蠕變強度(或105h高溫持久強度)夕卜，還應(yīng)具冇高的耐蝕性和抗軾化性以及良好的焊接性和成形性能。圖2示出在超臨界，特超監(jiān)界蒸汽參數(shù)下，鍋爐主要部件用鋼的發(fā)展階段。從中可見，即便是工作溫度相對較底的水冷壁部件，也必須采用餡含量大于2%的Cr-Mo鋼或多組元的CrMoVTiB鋼。按現(xiàn)行的鍋爐制造規(guī)程,這類低介金鋼，當管壁厚度超過規(guī)定的界限時，焊后必須進行熱處理。由于膜式水冷壁的外形尺寸相當大，工件長度一般超過30m,焊后熱處理不僅延長了生產(chǎn)周期，而且大大提高了制造成木。為解決這一問題，國外研制了一種專用于膜式

6、水冷壁的新鋼種7CrMoVTiB1010,其化學(xué)成分詳見表1。最近，該鋼種已得到美國ASME的認可,并已列入美國ASME材料標準,鋼號為A213-T24。這種鋼的特點是含碳量控制在0.10%以下,硫含量不超過0.010%,因此具有相當好的焊接性。焊前無需預(yù)熱。當管壁厚度不大T10mm,焊后亦可不作熱處理。在特超臨界的蒸氣參數(shù)下，當蒸氣溫度達到700°C,蒸氣壓力超過370bar時，水冷壁的壁溫可能超過600*0.在這種條件下，必須采用9%Cr或12%Cr馬氏體耐熱鋼。這些鋼種對焊接工藝和焊后熱處理提岀了嚴格的要求，必須采取特殊的

7、工藝措施，才能確保接頭的焊接質(zhì)量。對于鍋爐過熱器和再熱器高溫部件，徃超臨界和特超臨界蒸汽參數(shù)下，其工作溫度范圍為560~650°C。徃低溫段通常采用9^12%Cr鋼，從高溫耐蝕性角度考慮，最好選用12%Cr鋼。在600°C以上的高溫段，則必須采用奧氏體您傑高合金耐熱鋼。圖3示出鍋爐討熱器和再熱器用奧氏缽鋼的瑕新發(fā)展。根據(jù)近期的研究成果，對于高溫段過熱器和再熱器管件，為保證足夠高的鬲溫耐蝕性和抗氧化性，應(yīng)當選用鉆含量大于20%的奧氏體鋼，例如25Cr-20NiNbN(IIR3C),23Cr-18NiCuWNbN(SAVE25),2

8、2Cr-15NiNbN(TcmpaloyA-3),和20Cr-25NiMoNbTi(NF709)等，這些鋼屮的主要合金成分詳見表2。在相當高的蒸汽參數(shù)下(375bar/700°C)下，在過熱器出口段，山于奧氏體鋼蠕變強度不足，不能滿足要求，而必須采用線基合金，如