3 超超临界火电机组阀门国产化方案

3 .1 材料

3 .1 .1 F92
F92为列入美国ASTM A182标准的新型铁素体耐热钢,可作为主蒸汽管道材料。F92是在F91基础上加入质量分数1 .5 %～2 .0 %的W ,并将Mo的质量分数降至0 .3 %～0 .6 %以调整铁素体与奥氏体元素的平衡,还加入了微量合金元素硼。F91钢使用温度小于593℃,而F92使用温度可升高到620℃,这样F92比F91等铁素体耐热钢高温强度和蠕变性能更强,比奥氏体不锈钢抗热疲劳性更好、热传导系数大、膨胀系数小[ 3]。F92质量分数见表2 ,力学性能见表3。

表2 F92及WB36的质量分数

表3 F92及WB36力学性能

3 .1 .2 WB36

WB36钢是一种NiCu-Mo-Nb型低合金钢,在德国DIN标准中称为15NiCuMoNb5 ,常作为主给水管道材料[ 4]。WB36中加入的Nb使晶粒得到细化获得了强化效果,加入的Cu又使其获得了沉淀效果,具有很好的机械强度,常用于工作温度280～360℃的给水管道系统,与碳钢相比,其壁厚可以减少近一半,综合成本大幅减少。DIN标准中WB36质量分数见表2 ,力学性能见表3。

3 .2 冶炼

对于F92、WB36这类细晶粒高强钢,必须采用真空冶炼或者电炉加炉外精炼等方法,保证材料化学成分、纯净化钢锭,才能确保锻件材料基本满足各项要求。

3 .3 锻造

超超临界电站阀门承压件全部用锻造方法制造[ 5]。由于锻造加工后材料组织均匀、致密,综合性能好,应力集中区域材料呈流线型,抗高温蠕变、疲劳能力高,因此适合制造高参数工况下的部件。

F92和WB36制阀门分别用于主蒸汽、热再热和主给水管道,管道口径大,对应阀门规格大,造成锻件尺寸、壁厚及质量均较大,需要千吨级水压机才能锻造,而国内阀门制造厂家没有此能力,只能联合二重、长城特钢公司、上海新闵重型锻造有限公司等大型锻造企业或钢铁加工企业合作加工。

3 .4 热处理

F92、WB36细晶粒高强钢的性能不仅取决于冶炼、锻造技术,热处理也是关键。应采用可控热处理炉加工,以使金相组织为索氏体和贝氏体+铁素体。

3 .5 组织检验

F92和WB36锻件须进行金相组织、非金属夹杂物及晶粒度等方面检验,检验内容见表4。

3 .6 无损检测

F92和WB36锻件组织均匀、致密,综合性能好,但须通过超声波和磁粉检测来确认。可按照JB 4730《承压设备无损检测》—2005中二级验收,或按美国ANSI/ASME B16 .34—2005强制附录Ⅳ及ANSI/ASME B16 .34—2005强制附录Ⅱ验收。