1000MW超超临界机组四大管道材料选择论述(精) 下载本文

再热器管高温蒸汽氧化机理的研究》中得出如下结论:“T91/P91钢在600℃左右时的氧化腐蚀非常严重”。宣读论文时强调:在日本,P91钢早期最高使用温度为650℃,后来降至625℃,现在600℃以上的蒸汽管道采用P122材料。建议T91/P91钢的最高使用温度为593℃。” 华北电力大学的段丽、徐鸿撰写的《超临界机组高温高压管弯头蠕变效应分析》中,从材料蠕变的角度有如下论述:“除小口径管T91在电站锅炉高温过热器和高温再热器得到广泛地使用外,大口径管P91管也在电站锅炉中得到应用,主要用于制造金属壁温不超过600℃的高温过热器集箱、高温再热器集箱以及高温再热蒸汽管道、主蒸汽管道等。” 根据国内有关专家论著中的信息,根据锅炉出口参数,按现行标准确定再热热段蒸汽管道设计压力为再热器出口安全阀动作的最低整定压力,一般为 4.7~4.97MPa,设计温度为锅炉再热器出口额定温度加3°C的温度偏差,即608°C,如采用P91管材有一定风险。因而确定P92作为再热热段的另一种管道材料

需要说明的是,与主蒸汽管道相同,对于 P92材料,按常规采用的许用应力数据为ASME Code Case 2179-3中的数据,即608℃时为81.1MPa,但欧洲蠕变委员会(ECCC)2005年9月公布了经过评估的P92材料100000小时的持久强度数据,据此推出P92材料的许用应力,608℃时为68.4 MPa,该值在ASME Coad Case 2179-3标准中同样没有更新,而P92材料没有列入欧洲标准的“非常”时期,同样为安全可靠起见,管道规格按照许用应力为608℃时68.4 MPa选用。

类似参数工程再热热段蒸汽管道情况统计表 工程名称 材 料 最小内径X 最小壁厚 主管:ID699X50 玉环 (2X1000MW P91 支管:ID502X38

主管:ID749.3X44.45 邹县四期 (2X1000MW P91 支管:ID520.7X32 主管:ID749X38 绥中二期 (2X1000MW P92 支管:ID527X28 主管:ID883X41 华能营口二期 (2X600MW) P92 支管:ID616X29 主管:ID749X38 华润锦州 (2X1000MW

P92

支管:ID527X28

3 再热冷段蒸汽管道材料论述

对于再热冷段蒸汽管道,虽然超超临界主蒸汽压力提高,但受到低压缸排汽湿度的限制,高压缸的排汽压力变化不大,因此,其正常工作最高排汽温度也不会超过400°C。如果机组没有特殊要求,再热冷段蒸汽管道可采用最高允许使用温度为427°C的A672B70CL32电熔焊接钢管。

对欧洲技术流派的锅炉,由于其设置的100%旁路代替锅炉的安全门功能在此情况下喷水减温失灵,为确保锅炉安全,高压旁路阀也必须要求开启,再热冷段管道必须全部选用低合金材料,如A691Cr1-1/4CL22电熔焊接钢管。

对于美国技术流派的锅炉,可以用A672B70CL32电熔焊接钢管,但考虑汽轮机高压缸排汽在某些状况会出现温度超过500°C的时候,所以在高压缸排汽止回阀之前管道材料选用低合金A691Cr1-1/4CL22电熔焊接钢管。

可见超超临界1000MW 机组的再热冷段蒸汽管道材料与600MW 普通超临界、亚临界机组一样,不涉及新材料的应用。

1000MW 机组根据汽轮机高压缸排汽出口参数,按现行标准确定再热冷段蒸汽设计压力为汽轮机最大计算出力工况下高压缸排汽压力的1.15倍,为6MPa 左右,设计温度为汽轮机最大计算出力工况下高压缸排汽参数,等熵求取在管道设计压力下的相应温度,为365°C左右。最终根据主机招标情况确定A672B70CL32或A691Cr1-1/4CL22作为再热冷段的管道材料。

类似参数工程再热冷段蒸汽管道情况统计表

工程名称 材 料 最小内径X 最小壁厚 主管:OD1067X38.1 玉环 (2X1000MW A691Cr1-1/4Gr22 支管:OD762X28.58 主管:OD1219X39 邹县四期 (2X1000MW A672B71CL32 支管:OD863.6X28 主管:OD1219X40

A672B71CL32 支管:OD863.6X30 绥中二期 (2X1000MW

A691Cr1-1/4Gr22 支管:OD863.6X30 主管:OD1016X31.75 营口二期 (2X600MW A691Cr.21/4CrCL22

支管:OD711X22.23 主管:OD1219X40 A672B70CL32 支管:OD863.6X30 华润锦州(2X1000MW)A691Cr1-1/4CL22 支管:OD762X32 4 高压给水管道材料论述

对于高压给水管道,由于受到烟气露点的限制,空气预热器出口的排烟温度很难做到低于120°C,因此尽管超超临界机组的蒸汽参数提高得较多,但给水温度仍

维持在300°C左右,而目前建设的超超临界机组给水管道压力只是略高于600MW 超临界机组,就目前国内外高压给水管道普遍采用的EN10216-2标准的15NiCuMoNb5-6-4无缝钢管来说,仍然适用,不涉及新材料的应用。

15NiCuMoNb5-6-4材料就是过去常说的WB36,WB36是德国瓦卢瑞克·曼内斯曼钢管公司的牌号。WB36材料曾经被纳入英国标准BS 3604,材料牌号为591等级钢。值得注意的是,在各国的标准中,不仅材料的牌号不同,材料的化学成分也有所差别,如在ASME 标准中,其材料牌号为1.1.5Ni-0.65Cu-Mo-Cb,该材料磷的最高含量由0.025放宽到0.03,硫的最高含量由0.02放宽到0.025。由于化学成分的不同,会导致材料的各项强度指标有所变化。

按现行标准确定高压给水设计压力为:从给水泵出口至关断阀的管道,设计压力取泵在额定转速特性曲线最高点对应的压力与进水侧压力之和;泵出口关断阀至锅炉省煤器进口区段,取用泵在额定转速及设计流量下泵提升压力的1.1倍与进水侧压力之和,为39/36MPa,设计温度为高压加热器后高压给水的最高工作温度,为300°C左右。根据EN10216-2标准,计算出高压给水管道的规格为。

类似参数工程高压给水管道情况统计表

工程名称 材 料 外径X 最小壁厚 主管:OD610X65 玉环 (2X1000MW)15NiCuMoNb5 支管:OD457X55 主管:OD660X67.5 邹县四期 (2X1000MW 15NiCuMoNb5 支管:OD457X47.5 主管:OD610X60 绥中二期 (2X1000MW 15NiCuMoNb5 支管:OD457X50 主管:OD508X55 营口二期 (2X600MW 15NiCuMoNb5 支管:OD355.6X40 主管: OD660X65 华润锦州 (2X1000MW

15NiCuMoNb5-6-4 支管:OD457X50 5 结论