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    石油裂化管可能使用的新型管材




    

    在前期开发研究的基础上,为了适应更高蒸汽参数超超临界机组发展需求,国内外经过10余年的试验研究,推出了一些性能较好的石油裂化管用材,如马氏体类耐热钢的 SAVE12AD[7]、G115[8]与VM12-SHC[9],奥氏体类耐热钢的 Sanicro25与SP2215。这些新钢种的特点是:基本上都是在9Cr钢、18-8以及25-20奥氏体耐热钢基础上,优化或添加 Ni、Mo、N、V、Nb、W、Co、B、Ti、Cu等强化元素,使其综合性能较以前的钢种更为优越,能够适应更高参数压力和温度的机组,且成本远低于高温合金。除了上述新钢种外,国内外还推出锅炉可能使用的合金材料,如GH984G、HR6W、617B和740H等。现介绍几种将来有可能得到应用的新型耐热钢钢管。

    G115石油裂化管钢管是中国钢研科技集团有限公司在92级钢的基础上进一步完善,提升w(W)至3%,加入 3%的 w(Co)、1%的 w(Cu)形成 W-Co-Cu复合固溶强化,并加入较高B(***达0.02%)形成B的晶界强化,V、Nb和C形成碳氮化物弥散沉淀强化、微量富铜相强化等而开发的新型马氏体耐热钢,主要成分为9Cr-3W-3Co-1Cu-V-Nb-N-B。该钢种的650℃高温强度(许用应力暂定为56 MPa)优于92级钢及日本SAVE12AD,且成本相对较低,是630℃左右超超临界机组锅炉高温集箱和管座的重要候选材料;该钢种在正火+回火状态下使用。目前国内正积累该钢种的试验数据(母材性能与工艺性能),准备技术评审资料,以推动后期的应用。

    G115石油裂化管钢已获得我国发明专利授权“一种650℃蒸汽温度超超临界火电机组用钢”。目前,G115小直径钢管已经由宝钢集团有限公司(简称宝钢)成功试制,并完成了相关工艺试验应用研究;G115大直径钢管则由宝钢与河北宏润重工集团有限公司联合试制成功,锅炉制造厂进行工艺性能试验研究。

    SAVE12AD钢是日本新日铁住金公司为了适应620~650℃超超临界机组锅炉的应用需求,在92钢的基础上进一步完善而开发的新型马氏体耐热钢,其主要成分为Cr-3W-3Co-Nd-V-Nb-N-B,强化机理与G115钢类似,持久强度较高,成本相对比合金类材料低。SAVE12AD也是630℃左右超超临界机组锅炉高温集箱和管座的重要候选材料。目前,该材质钢管已得到ASME Code Case 2839批准,许用温度649℃,在正火+回火状态下使用。

    SAVE12AD大小直径钢管已成功试制,为了推动后期的可能应用,日本新日铁住金公司将样管发往国内各大锅炉制造公司进行验证性试验研究和相关工艺试验应用研究。由于日本新日铁住金公司在中国申请了专利,国内生产将受到限制。

    VM12-SHC石油裂化管钢是瓦卢瑞克钢管公司研制的一种新型马氏体耐热钢,其w(Cr)为11%~12%,w(W)、w(Co)在1.5%左右,同时也包括V、Nb、N、Mo和B等强化元素。与9Cr级马氏体钢T91/T92相比,VM12-SHC的强度与T91钢类似(620℃许用应力68 MPa),但因Cr含量更高,有更佳的抗氧化性,且加工性能与T91类似。VM12-SHC也得到ASME Code Case 2781批准,该材质钢管在正火+回火状态下使用,但规范中限定的使用温度不高于621℃。

    在欧洲,VM12-SHC已经广泛应用于600/620℃(或600/610℃)高参数锅炉中,如HPE公司的Neurath、Walsum、Mooorburg、Boxberg、Wilhemshaven、Rotterdam、Datteln、Westfalen,Alstom 公司的 Eemshaven、Mannheim(GKM 9)、Karlsruhe(RDK8)等项目均使用了VM12-SHC钢管(高温受热面的低温段),效果良好,且在一定程度上降低了大量采用高等级奥氏体耐热钢的成本。在国内,由于节能减排的需求,各锅炉厂也正在对620℃参数超超临界锅炉进行开发与制造,若能适当采用VM12-SHC也有一定益处,但规范规定的温度上限620℃导致其应用受到限制。此外,世界上多个***包括中国也在对700℃超超临界锅炉进行研究,VM12-SHC也可能用于700℃高参数锅炉的水冷壁。




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