[发明专利]一种铁素体耐热钢

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁素体型耐热钢，特别是一种使用温度在620℃以上的超超临界汽轮机组高温叶片用钢。

背景技术

超超临界燃气发电技术是当今燃气发电的最先进技术，超超临界发电机组也是当今电站设备市场的发展方向，其具有热效率高、排污指标低、自动化程度高等显著优点，可明显提高电厂机组热效率，减少温室气体排放，降低燃煤消耗。

超超临界是指锅炉内蒸汽温度不低于593℃或蒸汽压力不低于31MPa，超超临界机组的工作参数一般认为是蒸汽温度在594～650℃，压力30～35MPa，对于超超临界机组来说，随蒸气温度、蒸气压力的增加，机组热效率增加，煤耗降低。有资料报道，当汽轮机主蒸汽或再热蒸汽温度每升高27℃，机组效率将提高0.8％，在相同主蒸汽温度下，初压每提高6～7MPa，机组效率提高0.9～1％，提高蒸汽温度对提高热效率的影响更显著。同等压力下，采用二次再热比一次再热机组效率提高1.5～1.6％。常规亚临界机组(16.7MPa/538/538℃)的热效率为38％，超临界机组(24.1MPa/538/566℃)的热效率为41％，超超临界机组的热效率可达45％。

由于对提高发电效率和对高等级耐热钢材料的要求越来越高，日本在上世纪90年代率先在世界上实现了USC设备(1993年汽轮机的蒸汽温度达到593℃)，为减少CO₂排放，欧洲也在稳步提高蒸汽温度和压力。即使是对减少CO₂排放持消极态度的美国，可以预计在不久的将来也将推动蒸汽高温高压化，目前，USC设备的最高蒸汽温度已达610℃，但实际使用最高蒸汽温度不超过600℃，我国引进技术制造的超超临界发电机组的蒸汽温度也是不超过600℃。随着锅炉往大容量、高参数、低排放、低碳、高效率发展，国内外发电设备制造企业都企望由现在的600℃往620℃、650℃蒸汽参数发展，这对汽轮机设备用材，包括对铁素体叶片用钢将提出新的需求，因此，超超临界机组用高温铁素体叶片钢的研制开发，以满足汽轮机发展的需求，并为汽轮机自主设计提供了材料保障，具有重要的意义。

为满足超超临界发电机组的蒸汽温度对铁素体叶片钢新的需求，国外已开发出新型12％Cr铁素体耐热钢用作蒸汽温度为593℃及以上温度的叶片，并在不断的改进、试验，开发可以用到620℃的铁素体耐热钢。国外产品实际应用开发情况，如TMK2、COST‘E’、X12CrMoWVNbN10-1-1等不含Co等元素的材料用于600℃以下的蒸汽温度，当蒸汽温度大于600℃时选用添加Co、B等元素的12％Cr铁素体耐热钢。如JP2290950A、JP58217664A、CN1300445C和CN101525727A都是基于同样道理选择添加Co、B等元素来开发600-620℃铁素体耐热钢。目前可应用600-620℃铁素体耐热钢都是不含Cu、Zr等元素的合金。表1为可应用600-620℃铁素体耐热钢热处理后的性能。

表1可应用600-620℃铁素体耐热钢热处理后的性能