高压锅炉管讲义|火力发电锅炉用无缝钢管评述
1. 前言
国民经济的快速发展及人民生活水平的提高都促使电力工业的发展，根据我国资源情况，现阶段以及将来相当长一段时间，利博国际我国仍以火电为主。
我国现已系列设计制造12.5万KW，20万KW，30万KW，60万KW亚临界，60万KW超临界（SC），60万KW超超临界（USC）和100KW超超临界（USC）燃煤火力发电机组。
截止2009年底，我国发电装机87407万KW（8.74亿KW），其中火电65205万KW（6.52亿KW）,占74.6%，水电19679万KW（1.96亿KW）占22.5%，核电908万KW占1%，汽电1613万KW，占1.9%。
2009年发电量35964亿KW.h，其中火电为29867亿KW.h，占83%，水电为5127亿KW.h占14%，核电为700亿KW.h，占1.9%，汽电为269亿KW.h，占0.7%，我国发电装机容量和全年发电量居世界第二位。
我国年人均用电量为2696KW.h，相当于美国的1/7，日本的1/4，韩国的1/3.年人均生活用电量为380KW.h，相当于美国1/20，日本1/10，因此发展电力工业仍然是首要的、长期的任务。
预计2010年全国发电装机容量为9.5亿KW。到2015年为12.5亿KW。到2020年为16亿KW以上，即十二五计划，十三五计划每年6000万KW~7000万KW计划增加装机容量。
2. 电站锅炉介绍
2.1锅炉概念及作用
锅炉是一种生产蒸汽或热水的动力设备，一般由“锅”和“炉”两部分组成。
锅是指锅炉的汽水系统。炉是指汽，烟及燃烧系统。
锅炉组成：
锅炉本体：炉膛、烟道、炉墙、构架
受热面（水冷壁，过热器，再热器，省煤器，顶棚管）
附属设备：送汽机，引汽机，燃料制备系统，除渣系统。
2.2锅炉作用：把燃料的化学能转换成热能，把热能传递给锅炉的水，将水变成蒸汽。变成高温高压的水蒸汽。通入汽轮机叶栅进入汽缸带动汽轮机转动，再带动发动机的转子转动发出电。
2.3锅炉的分类
按用途分：生活锅炉、工业锅炉、船舶锅炉、电站锅炉。
按燃料分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉。
按汽水流动：自然循环锅炉、强制循环炉、直流炉。
按电功率分：50MW（5万KW）、125MW（12.5万KW）
200MW（20万KW）、300MW（30万KW）
600MW（60万KW）、1000MW（100万KW）
按蒸汽压力分：中压锅炉 3.8MPa≤P＜5.4MPa
次高压锅炉 5.4MPa≤P＜9.8 MPa
高压锅炉 9.8 MPa≤P＜13.7 MPa
超高压锅炉 13.7 MPa≤P＜16.7 MPa
亚临界锅炉 16.7 MPa≤P＜22.1 MPa
超临界锅炉 22.1 MPa≤P＜27.0 MPa
超超临界锅炉 P≥27 MPa或额定出口温度≥590℃
注：水的临界参数： Tc＝374.15℃ Pc＝22.129MPa
超临界机组（SC） P 24~26 MPa T 538~566℃
超超临界机组（USC） P 24.1~31 MPa T 580~610℃
（高效超临界机组）HESC
2.4锅炉内的水汽循环
2.5电站锅炉发展史
20世纪30年代 2~4MPa 385~450℃ 6000~25000千瓦机组
40年代 10 MPa 510℃ 5万千瓦机组
50年代 14 MPa 540~570℃ 10~20万千瓦机组
60年代 17~18 MPa 540~570℃ 20~60万千瓦机组
20世纪60年代末~70年代 美国出现22 MPa、640℃超临界机组。
当时美国用钢系列：碳钢 SA106B、SA106C、SA210C
钼钢 SA209T1a
铬-钼钢 T2、T11、T12、T22
不锈钢 TP304H。
这时T22高温强度不够，T22和TP304H异种钢焊接问题造成接头泄露，温度高了，水冷壁爆管。使得超临界机组无法运行就又回到540℃亚临界。
20世纪70年代末80年代，美国橡树岭实验室和美国燃烧工程公司在T9基础上研制出T91管，解决了上述问题，锅炉制造很快飞跃到超临界、超超临界。
这说明了新材料的出现会促进生产，设备制造大步飞跃发展，生产和设备制造的发展又给冶金工作者提出新的高的要求。所以从事于材料工作，从事于冶金工作光荣而艰巨。
中国电站锅炉制造发展：
1955年 第一台6000千瓦机组
1966年前 5万千瓦机组
1974年 20万千瓦机组
1975年 30万千瓦机组
20世纪80年代引进美国C-E技术，生产30万千瓦、60万千瓦亚临界机组。
20世纪80~90年代进口超临界机组，60万千瓦、80万千瓦。
20世纪90年代引进超临界技术。东锅引进 巴布科克-日立技术
后运扩成生产超超临界机组 上锅引进阿尔斯通-CE技术
哈锅引进日本三菱技术。
2.6火力发电机组发展趋势
我国电力发展基本方针：提高能源效率，保护生态环境，加强电网建设，大力开发水电，优化发展煤电，积极发展核电，适度发展天然气发电，鼓励新能源发电。
火力燃煤发电，会带来巨大的环境压力，排放的烟气中 SOX、NOX、CO2
并排出大量的灰渣和污水，酸雨，臭氧层破坏和大气污染。
优化发展煤电，就是淘汰20万KW以下小机组，发展60万KW。特别是100万KW以上的超临界、超超临界机组，配以常规的烟气脱硫。
2.7电站锅炉参数
额定蒸发量 t/h 再热器进口温度 ℃
额定蒸汽压力 MPa 再热器进口压力 MPa
额定蒸汽温度 ℃ 再热器出口温度 ℃
再热器出口压力 MPa
2.8 我国火力发电机组参数，电厂效率及煤耗
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机组MW
|
蒸汽压力MPa
|
蒸汽温度℃
|
电厂效率%
|
供电煤耗g/kw.h
|
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中压机组 12~25
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3.5
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450
|
27
|
460
|
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高压机组 50~75
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9
|
510
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33
|
390
|
|
超高压机组 100~125
|
13
|
535
|
35
|
360
|
|
亚临界机组 200~300
|
17
|
535
|
38
|
360
|
|
超临界机组 600~660
|
25.5
|
566
|
41
|
300
|
|
超超临界机组 600~1000
|
27
|
600
|
45
|
283.7
|
|
超超临界机组 600~1000
|
30
|
600
|
48
|
265
|
|
高超超临界机组 1000
|
|
650~700
|
57
|
215
|
3. 电站锅炉常用钢管种类及许用温度
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钢类
|
小管
水冷壁、顶棚管
过热器、再热器、省煤器
|
大管
蒸汽管道 集箱 导管
|
|
钢种
|
使用温度 ℃
|
钢种
|
使用温度 ℃
|
|
碳钢
|
20G、20MnG、25MnG
SA106B、SA106C、SA210C
|
≤480
（450）
|
20G、SA106B、SA106C
SA210C
|
≤430
|
|
|
|
|
15NiCuMoNbCu（WB36）
|
≤450
|
|
|
|
|
P1
|
≤500
|
|
钼钢
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15MoG、20MoG、15Mo3
SA209T1a
|
≤530
|
|
|
|
铬钼钢
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12CrMoG、T2
|
≤540
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P2、12CrMoG
|
≤510
|
|
T11、T12、15CrMoG
|
≤560
（550）
|
P11、P12、15CrMoG
|
≤550
（540）
|
|
T22、12Cr2MoG、10CrMo910
|
≤570
|
P22、12Cr2MoG
|
≤555
|
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铬钼钒钢
|
12CrMoVG
|
≤580
（560~570）
|
12Cr1MoVG
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≤565
|
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多元
合金耐
热钢
|
钢102（12Cr2MoWVTiB）
|
≤600
|
钢102
|
≤580
|
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T23、T24
|
≤600
|
P23、P24
|
≤575
（550）
|
|
T91（10Cr9Mo1VNbN）
|
≤650
（620~630）
|
P91（10Cr9Mo1VNbN）
|
≤600
（590）
|
|
T92（10Cr9MoW2VNbN）
|
≤650
|
P92（10Cr9MoW2VNbN）
|
≤625
|
|
不锈钢
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TP304H
TP347H
TP347HFG
SUPER304H
|
≤650
|
|
|
|
HR3C
|
≤650~700
|
|
|
4. 电站锅炉用钢管要求
电站锅炉使用的钢管在高温高压下长期工作。并受高温烟气、水蒸汽的冲刷腐蚀。
4.1性能要求：①持久强度
②高温抗氧化性，耐蚀性
③足够的组织稳定性
④好的可焊性
⑤良好的冷加工性和热加工性
力学性能要求：抗拉强度 Rm MPa
下屈服强度 Rel MPa
断后伸长率 A%
冲击吸收能量 J
硬度 布氏硬度 HBW
维氏硬度 HV
洛氏硬度 HRc、HRB
4.2规格要求 外径，壁厚，长度
4.3弯曲度、不圆度、壁厚不均
4.4表面质量
4.5化学成分
4.6金相组织
4.7工艺性能试验、压扁、弯曲
4.8无损检验 超声波探伤按GB/T5777-2008 L2级
4.9水压试验
5 2010年大口径厚壁管需求
1.2010年全国估算生产8000万千瓦电站锅炉需20万吨大口径厚壁管
碳钢管 7万吨左右
合金钢管 13万吨左右（其中P91、P92约3.5万吨）
规格分布： Φ168~273 1.6万吨左右
Φ273~335 1.6万吨左右
Φ335~460 3.0万吨左右
Φ460~720 10.0万吨左右（其中P91、P92 2万吨）
Φ720以上 3.8万吨左右（其中P91、P92 1.3万吨）
2.全国几大锅炉厂： 哈尔滨锅炉厂有限责任公司
东方锅炉（集团）股份有限公司
上海锅炉厂有限公司
武汉锅炉股份有限公司
北京巴威公司
八、2010年全国火力发电系统四大管道情况（估算安装6000万千瓦机组）
1.主蒸汽管道
使用钢种 P91、P92、P122、SUPER304
使用规格 内径300~400mm，壁厚 30~70mm
使用重量 2万吨左右
2.再热蒸汽热段管
使用钢种 P22、P91、P92
使用规格 内径450~700mm，壁厚30~70mm
使用重量 1.6万吨左右
3.再热蒸汽冷段管
使用钢种 SA106B、15Mo3G、20G、A672B0CL32（焊管）
使用规格 550~810mm‘壁厚12~40mm
使用重量 0.6万吨
4.高压给水管
使用钢种 20G、SA106B、15NiMnMoNbCu（WB36）
使用规格 外径300~700mm，壁厚12~70mm
使用重量 1.0万吨
四大管道合计约需5.2万吨
