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主蒸汽管材选用P91和15Cr_1Mo_1V钢之比较

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主蒸汽管材选用P91和15Cr1Mo1V钢之比较

曲显明Ξ(吉林省电力勘测设计院,吉林　长春　130022)

摘　要:本文针对超高温超高压进口供热机组主蒸汽管道采用不同材质做了技术经济比较,对工程设计采用新材料、提高管道使用寿命和减少工程造价具有一定意义。关键词:P91;15Cr1Mo1V;主蒸汽管材;技术经济中图分类号:TM621 文献标识码:B 文章编号:1671-9913(2003)03-0064-03

TheComparisomofSteelGradeP91and15Cr1Mo1VUsedinManinSteamPipingQUXian2ming(JilinProvinceelectricPowerSurvey&DesignInstitute,Changchun130022,China)

Abstract:Technicalandeconomiccomparisonweredonefordifferentmainsteampipingofsuper-hightemperatureandpressureimportedheatingunit.Adoptingnewmaterialsinengineeringdesignisofsomesignificanceinimprovingservicelifeofpipinganddecreasingtheprojectcost.Keywords:P91;15Cr1Mo1V;mainsteampiping;technicaleconomy1　概述吉林哈达湾热电厂新建工程,装机为2台360t/h超高温超高压锅炉(新蒸汽压力为1318MPa温度为560℃)及2台双抽供热汽轮发电机组。三大主机均为俄罗斯产品。锅炉过热器出口和汽轮机入口部分制造厂所带的管材均采用15Cr1Mo1V钢,主蒸汽管道采用此种钢管在设计上不用去做更多的研究,顺理成章则可完成管道对接的设计。而我们考虑了工程的综合造价和管道使用寿命及新材料应用技术诸多因素,提出采用P91钢替代15Cr1Mo1V钢的方案,实践证明主蒸汽管道采用P91钢在技术和经济上均优于15Cr1Mo1V钢。2　选用两种不同管材的技术特性比较211　15Cr1Mo1V钢和P91钢的化学成分15Cr1Mo1V钢和P91钢的化学成分比较详见表1。表1　15Cr1Mo1V钢和P91钢的化学成分比较钢号元 素CSiMnCrMoNiVP

S备注15Cr1Mo1V钢011～0150117～01370140～01701110～11400190～1110≤01250120～0135≤01025≤01025TY14232460275P910108～01120120～0150130～0160810～9150185～1105≤01400118～0125≤01020≤01010ASMESA2335P91ASTEA335P91

收稿日期:2003-05-26作者简介:曲显明(1956-),男,山东烟台人,高级工程师。电力设计 主蒸汽管材选用P91和15Cr1Mo1V钢之比较　总第3期

64 电力勘测设计　2003年9月　第3期 从表1中可见15Cr1Mo1V钢为低合金铬钼钢,其总合金元素含量不超过3%,而P91钢为高合金钢,其总金元素含量达10%以上。后者优于前者。212　室温力学性能15Cr1Mo1V和P91钢的室温力学特性能详见表2。表2　15Cr1Mo1V和P91钢的室温力学特性能性能屈服极限σS/MPa抗拉强度σb/MPa延伸率S/%钢号15Cr1Mo1V≥314≥490～686≥16P91≥415≥585≥20 从表2中可见,室温下P91钢的σs和σb均比15Cr1Mo1V高,而塑性韧性优于15Cr1Mo1V钢。213　高温耐热性能P91钢的P91钢的高温下蠕变极限及持久强度极限均比15Cr1Mo1V钢高约1/3,它们的差别还可在额定许应力值[σ]上表现出来。如560℃时15Cr1Mo1V钢的[σ]=57MPa,而P91钢563℃时[σ]=89MPa,比15Cr1Mo1V高出5611%,可明显地减小管壁厚度。214　物理性能和抗腐蚀性能P91钢的线膨胀系数与15Cr1Mo1V钢十分相近,对两种不同钢的焊接十分有利,但P91钢的抗腐蚀性能和抗氧化性能均明显优于15Cr1Mo1V,从而提高管道的使用寿命。由此可见P91钢的技术特性明显优于15Cr1M

o1V钢。3　选用两种不同管材的经济比较311　15Cr1Mo1V和P91钢主蒸汽壁厚的计算对俄罗斯机组主蒸温度为560℃和压力为1318MPa的参数下,按我国现行规程分别计算15Cr1Mo1V和P91钢管所需最小壁厚Sm。(1)按直管外径计算Sm=PD02[σ]+η+2YP+a式中　D0———管道外径Y———温度对计算管壁度的修正系数,对铁素体钢Y=017η———许用应力修正系数,对无缝钢管η=1a———附加壁厚,对主蒸汽管道,a可不考虑P　———设计压力[σ]+———设计温度下的许应力/MPa。15Cr1Mo1V钢管D0=377时,计算最小壁厚为38178mm,P91钢管D0=377时,计算最小壁厚为26119mm,用P91钢可节省壁厚3215%。(2)按直管内径计算Sm=PDN+2[σ]+ηα+2YPa2[σ]+η-2P(1-Y) DN为管子内径按<377×50计算为277mm,15Cr1Mo1V钢管,计算最小壁厚为35188mm,P91钢管计算最小壁厚为22109mm,用P91钢可节省壁厚3814%。(3)直管的计算壁厚和取用壁厚直管的计算壁厚应按下式计算:SC=Sm+C式中　SC———直管的计算壁厚,/mm;C———直管壁厚负偏差的附加值,/mm。直管的取用壁厚,以公称壁厚表示。对于以外径×壁厚标示的管子,应根据直管的计算壁厚,按管子产品规格中公称壁厚系列选取;对于以最小内径×最小壁厚标示的管子,应根据直管的计算壁厚,遵照制造厂产品技术条件中有关规定,按管子壁厚系列选取。任何情况下,管子的取用壁厚均不得小于管子的计算壁厚。(4)直管壁厚负偏差附加值,应按下列规定选取:对于管子规格以外径×壁厚标示的无缝钢管,可按下式确定:C=Asm式中A为直管壁厚负偏差系数,根据管子产品技术条件中规定的壁厚允许负偏差m%(见表3),按公式A=m100-m计算。表3　直管壁厚负偏差系数直管壁厚允许负偏差/%-5-8-9-10-11-1215-15A01053010870109901111011240114301176 对于管子规格以最小内径×最小壁厚标示的无缝钢管,壁厚负偏差值等于零。对于焊接钢管,直缝焊接管采用钢板厚度的负偏差值;螺旋缝焊接管根据管子产品技术条件电力设计 主蒸汽管材选用P91和15Cr1Mo1V钢之比较　总第3期

电力勘测设计　2003年9月　第3期 65　中规定的壁厚允许负偏差按表3取用。且上述两种钢管的直管壁厚负偏差的附加值,均不得小于015mm。如直管壁厚允许负偏差系数取表2中-15%,则A=01176。采用15Cr1Mo1V钢的取用壁厚(按外径计算)为:38178+38178×01176=45161mm,按标准规格折算取<377×50标管。采用P91钢的取用壁厚(按外径计算)为:26119+26119×01176=30179mm,按标准规格折算取<35516×31175标管。P91钢比15Cr1Mo1V钢节省壁厚3615%。由于主蒸汽管道的直径、弯管、三通所用管径规格不一,品种较多,以上仅举一例进行分析计算。整个工程采用不同方案的管材用量(含直管、弯管、三通)如下:15Cr1Mo1V钢:235155吨;P91钢:147132吨。两者相差88123吨。按2001年市场定货价格计算。15Cr1Mo1V钢的材料费为235155×215万元=58819万元P91钢的材料费为147132×312万元=47114万元。(5)安装及取费:15Cr1Mo1V钢的费用为251万元。P91钢的费用为157万元。(6)综合造价比较(材料费+安装费及取费):15Cr1Mo1V钢:58819+251=83919万元P91钢:47114+157=62814万元两者相差83919-62814=21115万元由此可见采用P91钢的方案比15Cr1Mo1V钢的方案可节省工程费用。4　结论超高温超高压机组主蒸汽管材采用P91钢在技术优于15Cr1Mo1V钢,虽然每吨单价较高,但材料量少,综合评价是经济合理的,同时有利于减少工程量,降低工程造价。

(上接63页)面应有较高的吸声性能。两道门宜错开,开关应轻便、灵活,并做好门缝隔声处理。(4)在平面布局时使易产生高峰噪声的因素尽可能远离集控室。注意风道穿墙的洞口处理,要切实堵塞严密。(5)增加背景噪声系统可有效减缓噪声。8　结语集中控制单元内安装有各种控制、监视设备,用于观测、采集信息,进行各种操作,是操作维护人员较长时间工作的场所。它不仅具有一般建筑物的共性,且还具有为满足电子设备工作需要的特性。在实际的建筑设计中,应根据前面所述的各种设计要求,在建筑设计中具体体现出来,以满足设备的各项要求,同时又能满足操作、维护人员的心理、生理、行为等方面的要求以保证控制系统高效安全地工作,人员工作身心愉快、效率高、准确无误、安全生产。只有良好的建筑设计,才能为电厂运行维护、操作控制创造舒适的工作环境,保证现代化的发电厂优质高效的生产,并创造良好的经济效益,使电厂可持续发展。参考文献:[1]李根敬.实用建筑防火[M].西安:陕西科学技术出版社,2001.[2]王学谦.建筑消防百问[M]北京:中国建筑工业出版社,2000.[3]余安.计算机场地技术[M].北京:电子工业出版社,1986.[4]丛惠珠.色彩・标志・信号[M].北京:化学工业出版社,2001.[5]刘华明.绘画色彩研究[M]上海:上海人民美术出版社,1985.[6]薛光弼.香港建筑室内设计[M].天津:天津科学技术出版社,1984.[7]北京建筑设计研究院.现代办公楼设计[M].北京:中国建筑工业出版社,1995.[8]庄惟敏.建筑策划导论[M].北京:中国水利水电出版社,2001.[9]DGJ08-83-2000,防静电工程技术规程[S].[10]宋春华.技术环境文化[J].建筑学报,2003(1).[11]建设部工程质量安全监督与行业发展司,中国建筑标准设计研究所.全国民用建筑工程设计技术措施-建筑产品选用技术[Z].北京:中国计划出版社,2003。电力设计 主蒸汽管材选用P91和15Cr1Mo1V钢之比较　总第3期

66 电力勘测设计　2003年9月　第3期

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高温钢材性能比较

高温钢材性能比较

铁素体钢

钢种 性能特点 应用范围 应用情况及前景 规范

T91/P91 T91钢具有较好的综合力学性能，时效前后的组织和性能稳定，具有良好的焊接性能和工艺性能，较高的持久强度及抗氧化性。它与奥氏体TP304H相比，具有比奥氏体不锈钢更低的热膨胀系数和较高的导热系数，且持久强度的等强温度和等应力温度较高，分别达到625℃和607℃。T91与T9(9Cr-1Mo)钢相比，600℃的持久强度是后者的三倍，且保持了T9(9Cr-lMo)钢的优良的抗高温腐蚀性能。 该钢的最高使用温度为650℃、最佳使用温度为585-625℃，T91常用于制造壁温不超过650℃的高温过热器、高温再热器、屏式过热器等重要部件，用于亚临界锅炉的过热器和再热器上可替代TP304H和部分TP347H，也可用作为压力容器和核电高温受压件用钢。P91主要用于制造金属壁温不超过600℃高温过热器和再热器集箱、主蒸汽管道，其在超临界机组中应用的优越性更为明显。 T91／P91钢是一种可替代TP304H（可在625℃代替TP304H奥氏体钢，大大地降低材料使用成本）的铁素体钢，而且和先进的蒸汽系统的发展相适应。该钢是完成主蒸汽温度由538'C向566'C过渡的首选材料，是完成主蒸汽温度由566℃向593℃过渡的关键材料，是用于改造现役发电机组高温部件的最有前途的替换材料，具有广阔的应用前景。我国已成功地用于亚临界机组的主蒸汽管道，取得了很好的运行业绩，目前的超临界机组的主蒸汽管道广泛采用P91。P91在欧洲应用的最大蒸汽参数是588℃/28.6Mpa和580℃/31Mpa。 ASME SA-213

ASME SA-335

T92/P92 与T91/P91一样，T92/P92具有比奥氏体钢更为优良的热膨胀系数和导热系数。T92/P92是一种新型的9%Cr的马氏体热强钢。该钢是由日本新日铁公司在T/P91（9Cr-1Mo-V-Nb）合金成分的基础上通过加入1.8％的W取代部分Mo，大大提高了固溶强化的效果，T92与T91相比，600℃以下的力学性能两者大致相当，600℃以上则T92为高，600℃的许用应力比T91高34％；延由于该钢性能优良，使用温度可达650℃，可在电站锅炉中的高温过热器、再热器部分代替TP304H和TP347H应用，可望改善钢管的运行性能，该钢作为将来、现有锅炉的最高温度区以及超临界压力锅炉管子用钢，主蒸汽和再热蒸汽管道用钢必将得到广泛应用。 该钢已正式被收录到ASME规范中的SA-213和SA-335标准中，其许用应力按规范案例（CODE

T91与P91的区别

T91与P91的区别

T91与P91的区别

T91 和P91 都是美国AMSE 标准下的⾼温⾼压耐热钢，适⽤于⽕电站锅炉，P91 T91 成分⼀样。

10Gr9Mo1VNb，执⾏的标准不⼀样， SA-213T91/SA-335P91，简单来说，⼀般⼩管径的管⼦，⽐如三器（过热器，再

热器，省煤器）的管⼦⽤T91 ,⼀般集箱等⼤⼝径的管⼦ ⽤P91.仅此⽽已。

天津昌和顺钢铁贸易有限公司是⼀家专业从事⽆缝钢管销售的公司，拥有⾃主进出⼝资格。

公司常年销售成都、宝钢、衡阳、包头、 冶钢、鞍⼭、天津等各⼤⼚家⽣产的⽆缝钢管，主要经营进⼝的⾼温⾼压锅炉

管、合⾦钢锅炉管，规格齐全，并为电⼚及锅炉电站进⼝整套锅炉管道材料。,SA-210C锅炉管、SA-213T23合⾦钢管、SA-213T12⽔冷壁管、SA-213T22过热器管、SA-213T91再热器管等，，本公司均为现货销售。公司共2个仓库，现货千吨以

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合⾦管材质：A213T12、T23、T91、A335P11、P91、P92、15CrMoG、12Cr1MoVG、1Cr5Mo、Cr5Mo、Cr9Mo、0Cr9Mo、35CrMo、10CrMo910、1Cr2Mo、15MnV、37Mn5、10Cr9Mo1VNb、15NiCuMoNb5、12Cr2MoWVTiB、WB36

等。

P91焊接工法

P91焊接工法

P91焊接工法

中冶集团华冶资源开发有限责任公司 栗素霞

1前言

随着我国电力工业的进步，超高参数、亚临界参数和超临界参数机组正在不断兴建，高合金耐热钢（P91、P92等）是这类机组中锅炉过热系统和主蒸汽系统必不可少的钢种。我公司在安装高参数和超高参数机组中所采用的钢号P91，标准号ASTM-A335，属于高合金耐热钢，是近十多年来国际上新研制出来的用于高参数以上火电厂的新型钢种。

所谓P91管是一种高合金高强度马氏体耐热钢，源于化学名称9Cr1Mo，与其它耐热钢比较，其优点是：（1）有很高的耐热度，允许工作壁温≤600℃（即蒸汽温度可超过600℃）；（2）有很高的强度，在壁温≤600℃时能满足亚临界压力的安全运行；（3）有较小的弹性模量，作为主蒸汽管有较小的热应力。P91钢材的焊接性能较差，在不预热的情况下焊接裂纹100%，在预热200℃以下焊接时，接头表面和内部均会产生裂纹，具有较大的冷裂倾向。在合适的预热温度下焊接时，如层间温度控制不严仍会产生裂纹，并影响机械性能。采取预热措施防止产生裂纹后，如热处理不当，其机械性能试验不会合格，焊缝不能承受高温高压。焊接过程中，必须一次焊成，在常温和亚预热状态下无返修可能。预热、焊接和焊后热处理是本工法的关键。

2工法特点

2.0.1 工艺技术先进，确保焊接质量

本工法采用焊前预热，焊后热处理，并严格控制层间温度的特殊工艺技术，确保了焊接质量，其经济性、适用性和可操作性强。

2.0.2 焊接工艺科学合理

本工法制定了P91钢管的特殊焊接工艺，重点、难点突出，针对性强。

3适用范围

本施工方法适用于高参数、超高参数和亚临界参数的火力发电厂特殊高合金耐热钢材的焊接，也可供其它合金钢材焊接参考。

4工艺原理

9Cr-1Mo-VP91是一种从日本进口的高强度马氏体耐热钢，可焊性差，冷裂性强，预热、焊接、热处理工艺要求严格。

管道全部坡口用机械加工，人工修理，用模具检验，坡口形式为U形；管道装配时确保对口间隙尺寸及内壁平齐，如有偏差时（管子不圆及壁厚不均匀）应修理达到焊接要求。

SA335P91管道与12Cr1MoV蒸汽取样器异种钢的焊接及热处理

SA335P91管道与12Cr1MoV蒸汽取样器异种钢的焊接及热处理

SA335P91管道与12Cr1MoV蒸汽取样器异种钢的焊接及热处理

史海燕

【摘 要】为解决某火电厂5#机组施工完毕的主蒸汽管道上漏项设计蒸汽取样器的问题,根据现场实际情况,在主蒸汽管道上补装.通过分析厚壁大径主蒸汽管道(SA335P91)与小径蒸汽取样器(12Cr1MoV)的异种钢焊接工艺特点,制定了焊接、热处理工艺方案.经过严格控制焊接线能量和热处理预热、层间温度及焊后热处理工艺过程,获得优良的焊接接头,焊后进行外观目测、无损检测、硬度检测,符合要求.机组已安全运行约55 000 h,验证了该焊接与热处理工艺是正确的.

【期刊名称】《管道技术与设备》

【年(卷),期】2017(000)005

【总页数】3页(P34-36)

【关键词】SA335P91;12Cr1MoV;异种钢;焊接工艺;热处理工艺;管道;蒸汽取样器

【作 者】史海燕

【作者单位】内蒙古华润金牛热电有限公司,内蒙古磴口 015200

【正文语种】中 文

【中图分类】TG44

某火力发电厂新建的5#机组锅炉型号为HG-1018/18.58-YM20，配备330 MW

汽轮发电机组，亚临界参数，主蒸汽管道设计压力18.58 MPa,设计温度543 ℃。在机组过热与再热管道系统吹管之前，发现主蒸汽管道漏项设计蒸汽取样装置，整条管道已经施工完毕，为确保机组如期投产运行，在现场进行补装处理。考虑到主蒸汽管道材质为SA335P91(马氏体钢)， 规格Φ453×41.5 mm，蒸汽取样装置材质为12Cr1MoV(珠光体耐热钢)，规格Φ48×33 mm，两部件规格不同、组织不同，属异种钢焊接，且现场施工条件受限，焊接与热处理是确保管道安全运行的重要因素，因此对两种钢材的焊接性及热处理工艺和现场装配方案进行了分析。

1.1 SA335P91、12Cr1MoV钢的化学成分与机械性能

SA335P91、12Cr1MoV钢的化学成分如表1所示，机械性能如表2所示。