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完成单位:南通天生港发电有限公司
①成果背景
T91/P91钢合金成份主要为Cr、Mo等稀有金属,合金含量介于2-1/4Cr -1Mo钢和奥氏体不锈钢中间,在9Cr-1Mo的基础上添加V、Ni、N等合金元素,通过弥散强化从而提高了钢材的热强性。随着电力行业高参数机组的出现,锅炉等设备温度和压力的进一步提高,对钢管材料的高温蠕变性能和抗应力腐蚀方面提出了更高的要求,T91/P91钢不但保证了高温下的热强性和抗热疲劳性,能满足高温承压管道的使用性能,同时,可以大大减少管道的设计壁厚,减少钢材用量,大幅度减少钢管参数自重,因而被认定为高性能、低成本材料,是一种适于电站锅炉、燃气管道使用的优质耐热钢。因此,本人对此类耐热钢的焊后热处理工艺及现场应用进行了深入的研究。
②技术原理及性能指标
本着“新技术,新工艺,新材料”的研究理念,经过多年的实践和实验分析,主要从化学成分、金相组织、物理性能、力学性能、冲击韧性、高温蠕变持久强度和许用应力、加工性能等方面对T91/P91耐热钢角焊缝焊后热处理工艺的应用进行深入研究,并且还对有关焊接及焊后热处理工艺简化的可能性进行了分析,取得了多方面的实质性进展。
由于现场环境复杂并考虑到焊接热应力的因素,焊后需及时进行整体热处理。在这种情况下,根据本人多年的金属热处理工作的经验,经过多次、反复地试验研究,在原来加热器电阻丝的基础上将其加粗,改进热处理仪器调节方式,设计了一种局部热处理方案,从而使得金属热处理过程中的散热损失大为减少,钢管的抗拉强度和持久强度大大提高。性能测试后得出的成果经过本领域专家们讨论分析,获得一致认可。
③创造性与先进性
2012年11月12-16日,由国家电力焊接信息网和东北电力科学研究院联合举办的学术年会与“新型耐热钢焊后热处理技术研讨会”在江西省南昌市召开。本次科技论坛共收集121篇有效论文,经专家评审并公示,确认20篇论文获奖。本人研究的论文《T91/P91耐热钢焊后热处理工艺的应用》被评为优秀论文奖。在学术年会上,本人也与同领域专家进行了技术交流。此热处理工艺属首次应用项目,在同行业中处于先进地位。
④技术成熟、安全,适用广泛
近年来我公司出现两次裂纹泄漏的情况,焊缝处均出现不同程度的裂纹。
1)#1机组机B侧再热疏水袋筒体出现开裂,将其进行了带压密封(疏水袋材质由原来的P22(10CrMo910)更换为12Cr1MoV,母管材质为A335P91,规格为Φ168.3×14.3+Φ548×20)。
2)#2机组机主蒸汽温度测点保护管在2011年7月运行中开裂后带压密封,后在机组C修中,将主蒸汽温度测点保护管进行更换。母管材质为A335P91、温度测点保护管材质由原来的不锈钢更换为A335P91。
T91/P91作为一种新型耐热钢,因具有良好的综合性能而有着广阔的前景。在今后的火力发电厂主管道中将普遍采用,所涉及的燃气机组、超临界燃煤机组、超超临界燃煤机组工程中都会用到大量的T91/P91钢;在这些钢材的焊接和焊后热处理过程中,我们遇到过各类问题,也积累了一些经验,目前现场焊后热处理的加热方式主要为电磁感应加热和柔性陶瓷电阻加热。今后,不论1000MW新机组的安装,还是330MW老机组和风力发电机组的维修,都将大量使用到此类工艺,只要推广和应用好此项工艺,将能为夯实设备安全根基、创造经济效益发挥重要重要。
⑤应用情况
电站锅炉等设备要求材料有较高的抗拉强度和持久强度,并且有一定的经济效益。T91/P91钢材正好具备以上性能,是一种适于电站锅炉使用的耐热钢。在近年来的实际生产中,T91/P91耐热钢角焊缝焊后热处理方法的使用,为公司节约资金共6万元,同时经过焊后热处理的钢管材料均质量优异,未出现任何裂纹之类的缺陷,钢管的抗拉强度和持久强度大大提高。随着在生产过程中T91/P91钢越来越普遍的使用,该研究成果将会被广泛应用到实际生产之中,可获得更大的经济效益。