超超临界发电设备、材料特种钢国产化及其应用20090401.ppt
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1、标题:超超临界发电设备、材料特种钢国产化及其应用,华能国际电力股份有限公司 齐志刚,前言: 主题词:火力发电、超超临界、新型钢、国产化,一、前言,我国电力工业的发展规模,是从1949年新中国诞生后在党中央、国务院领导下和各地方、各行业的领导、专家工程技术人员和员工大力支持下,由1850MW基础上经过近60年几代人的艰苦奋斗,发展到2008年792.53GW规模, 增长了428倍;目前稳居世界第二位,仅次于美国。技术水平也已处于世界前列。 与之相应的电站用金属材料特别是高温用特种钢,超临界和超超临界用新型钢的国产化也取得了突飞猛进和长足的进步。,二、电力工业发展历程,2.1、解放前与建国初期(1
2、949-1965) 2.2、文革前至1978年(1966-1978) 2.3、1979-目前2009年,表1.装机容量的变化,2.4中国近20年来电力工业发展的里程碑,1987年中国发电装机容量突破1亿千瓦; 1995年03月突破2亿千瓦,发电1万亿度; 2000年04月突破3亿千瓦,发电1.313万亿度; 2004年05月突破4亿千瓦,发电2.187万亿度; 2005年12月突破5亿千瓦,发电2.4万亿度; 2006年10月突破6亿千瓦,发电2.834万亿度; 2007年11月突破7亿千瓦,发电3.2559万亿度 2008年底中国发电装机容量7.9亿千瓦, 发电达3.4334万亿度;,2.4
3、.1-1990年世界发电量前4名,1990年世界发电量前4名 美 国 32028亿度 苏 联 17646亿度 (俄罗斯10822亿度) 日本 8573亿度 中国大陆 6212亿度 全球总计:198948亿度,2.4.2- 2007年世界发电量前12名,美国 43679亿度 中国大陆 32777亿度(比1990年增长5.24倍) 日本 11600亿度 俄 罗 斯 10149亿度 印度 7747亿度 德国 6365亿度 加 拿大 6324亿度 法国 5665亿度 韩国 4400亿度 巴西 4336亿度 英国 3975亿度 西 班牙 3223亿度,2.5、我国火力发电机组的发展系列 表2,2.6、我
4、国火电机组机组的发展概况2、 表3.(机组系列发展阶段、参数:温度、压力的变化),我国1955年生产出第一台6000KW中压火电机组,蒸汽压力3.82MPa,温度450; 1960年生产出第一台50MW高压火电机组,蒸汽压力9.80MPa,温度538; 1966年开始生产100MW-200MW超高压机组,蒸汽压力13.73MPa,温度538/538; 1987年投产第一台300MW亚临界机组,蒸汽压力18.28MPa,温度538/538; 2004年投产第一台超临界机组,蒸汽压力24.20MPa,温度566/566;(沁北) 2006年第一台百万千瓦超超临界机组投产,压力26.25MPa,温度
5、600/600。(玉环),2.7、电站用钢的发展与变化,2.7.1锅炉用钢主要是受热面管道、联箱、再热器、过热器、省煤器、水冷壁,以及大口径厚壁的四大管道; 表4.超临界机组锅炉用材,2.7.2锅炉用钢主要是受热面管道、联箱、再热器、过热器、省煤器、水冷壁,以及大口径厚壁的四大管道;,超超临界机组锅炉用材见表5.,2.8汽轮机用钢 包括高中、低压转子、汽缸、叶片、螺栓等;,高中、低压转子、叶片、螺栓等材料见(表6).,2.9发电机用钢主要是发电机转子、护环等;(略),不属于高温用特种钢,但属于高级特种钢(略),三、发电设备材料国产化历程、现状及前景,3.1 起步阶段(上世纪50年代中60年代初
6、); 3.2 独创为主阶段(上世纪60年代初70年代末); 3.3 中西结合阶段(上世纪80年代初一90年代中); 3.4 体制转轨阶段(上世纪90年代中2006); 3.5 抓住机遇,迎接新的挑战阶段(2009-2020年;,3.1我国发电设备材料必须立足国内1,(1)起步阶段(上世纪50年代中60年代初)。这个阶段,我国先从捷克引进中压机组制造技术,接着从原苏联引进高压机组制造技术,相继生产出6MW、12MW、25MW、50MW的中、高压火电机组,参数为3.5MPa/435和9.0MPa / 535 ,这些机组的用钢为碳钢和低合金钢,主要从原苏联、捷克东德等国进口。我国在这个阶段组建了发电
7、设备材料的研究队伍,金属试验室在有关研究院所和工厂相继建成,高温强度试验室也在有关研究院所建成,开始对引进的部分钢号进行复核试验研究,对引进材料在我国的适用性进行分析。这个阶段为我国发电设备材料的研制和开发莫定了基础。,3.2我国发电设备材料必须立足国内2,(2)独创为主阶段(上世纪60年代初70年代末)。六十年代初,中苏关系恶化,国际上对我国实施禁运。为使发电设备材料立足国内,开始独立研发国产钢种。在这期间共开发研制了28个钢号,每个钢号是由发电设备制造厂、冶金厂、发电厂、研究院所、高等院校等单位共同协作研发完成的。由于当时我国镍铬资源短缺和受极左思潮的影响,片面强调“外国有的我们要有,外国
8、没有的我们也要有”,盲目执行当时提出的“硅锰钒钦硼,适量用钨铝,节掉镍和铬,大量用稀土”的元素政策。研制的28个钢号中有许多是无铬无镍耐热钢,结果违反了客观规律,很多材料不是力学性能不稳定,就是工艺性能不好,或组织稳定性差。大部分钢号只是被试用或少量采用,曾被大量采用的只有七个钢号,至今仍在使用的只有四个钢号,它们是管子用钢12Cr2MoWVTiB(钢102),螺栓用钢20CrlMolVNbTiB (1“钢)和20CrlMolVTiB (2”钢)、焊接转子用钢25Cr2NiMoV。尽管如此,这个阶段的电站材料研发的机制是有效的,是能够出成果的,对这个阶段自行设计制造125MW、20OMW超高压
9、机组起到了积极的推动作用。在这个阶段,我国的材料工作者虽然进行了大量的发电设备材料研制工作,作出了巨大的努力,也研制成功了一些优良的钢种,但由于当时环境和政策的影响,没有达到预期的效果。此阶段正值文革期间,生产不正常,冶金质量难以得到保证,钢材的数量、品种不能满足发电设备制造的需要。在后期,随着国际禁运的松动,我国大量从德国进口发电设备材料,使用了一批德国牌号的钢材,如St45.8、13CrMo44、1OCrMo910、F11(X20CrMoWV121)、F12(X20CrMoVl21)、19Mn5、BHW38、 BHW35等,此外还使用了瑞典的HT7(9Cr-1Mo钢)、瑞士的17CrMol
10、V(瑞士牌号为St560TS).在这个阶段,我国投运了按原苏联图纸生产的l00MW高压机组、自行设计制造的125MW、200MW超高压机组和30OMW亚临界机组。,3.3我国发电设备材料必须立足国内3,(3)中西结合阶段(上世纪80年代初一90年代中)。这个阶段是我国以经济建设为中心,全面实行改革开放的时期,各行业积极引进西方技术。在发电设备制造方面,80年代初引进了美国CE和WH公司的300MW和600MW亚临界机组制造技术。随着机组制造技术的引进,美国的一批发电设备材料也引入我国。这次引进与50年代那次引进不同,不是全部照搬引进机组的材料,而是中西结合。根据我国当时的发电设备用材情况,在引
11、进型机组中采用了一些经多年使用考核证明各种性能良好的成熟钢种。引进的这些钢种主要有:水冷壁、过热器、再热器管子用钢SA210C、TP304H、TP347H,,管道用钢SA106B、汽包厚板用钢SA299、高中压转子用钢30CrlMolV,低压转子用钢30Cr2Ni4MoV,螺栓和叶片用钢C-422、AISI403、17-4PH、高中压内外缸用铸钢ZGCr2Mo1和ZG15Cr1Mo等 ;这个阶段,我国进行了大量的引进机组材料的性能研究、引进机组材料与国内原有相同用途材料的性能比较研究、引进机组材料的国产化研制、电站锅炉用钢和汽轮机用钢的系列化研究。在此期间,国家化巨资建设大型现代化冶金企业,如
12、宝山钢铁集团公司、天津钢管公司等,许多冶金企业也进行技术改造,引进国外先进设备和技术。原机械部所属的三大重机厂也先后建成了钢包精炼炉,上重厂还建成了200吨电渣重熔炉。重机行业引进日本室兰大锻件制造技术,使我国的大锻件生产有了突破性的进展。1988年1月在上海通过了一重、二重、上重生产的4根300MW汽轮机中压转子的鉴定,1989年8月在哈尔滨通过了二重厂生产的一套600MW机组大锻件鉴定。这套大锻件包括汽轮机高压、中压、低压转子、发电机转子和护环。至此,我国己经掌握了大型亚临界机组用大锻件的制造技术。与此同时,对引进的其它材料,如C-422、AISI403、17-4PH、R-26、GH414
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