1 热电锅炉用钢的概况

1.1 热电锅炉用钢的研究概况

1.2 热电锅炉用钢的发展

1.2.1 国外发展历程

1.2.2 国内发展历程

1.3 超临界锅炉用耐热钢的特点

1.3.1 耐热钢的性能要求

1.3.2 耐热钢的合金化

1.3.3 热电锅炉用耐热钢的研制开发

1.4 超超临界P92钢的概述

1.4.1 P92钢的化学成分

1.4.2 P92钢的生产工艺流程

1.4.3 P92钢的常用热处理方法

1.4.4 P92钢的强化方式

1.4.5 P92钢的特性及其应用

1.5 钢的高温性能指标

1.5.1 高温力学性能

1.5.2 高温抗氧化性能

1.5.3 高温热腐蚀性能

1.6 P92钢发展面临的问题及应用前景

参考文献

2 P92钢的动力学图

2.1 动力学图的测定方法及影响因素

2.1.1 膨胀法

2.1.2 磁性法

2.1.3 热分析法

2.1.4 金相法

2.1.5 热模拟法

2.1.6 动力学图的影响因素

2.2 P92钢的临界点

2.2.1 试验方案

2.2.2 相变临界点的确定

2.3 P92钢的CCT图

2.4 P92钢的焊接CCT图

2.4.1 焊接热影响区cCT图与热处理用cCT图的区别

2.4.2 焊接CCT曲线的测定方案

2.4.3 不同冷却速度对1792钢组织及硬度的影响

2.4.4 P92钢的焊接CCT曲线及分析

参考文献

3 P92钢的焊接

3.1 锅炉用钢的焊接性

3.1.1 锅炉用钢焊接时对焊接接头的要求

3.1.2 P92钢的化学成分对焊接性的影响

3.1.3 P92钢焊接接头存在的问题及防范措施

3.2 P92钢的焊接试验方案

3.2.1 焊接方法

3.2.2 焊接工艺

3.2.3 P92钢焊接接头拉伸试验

3.3 P92钢焊接接头的组织及性能

3.3.1 P92钢焊接接头的组织

3.3.2 P92钢焊接接头的硬度

3.3.3 P92钢焊接接头的常温拉伸性能

3.3.4 P92钢焊接接头的拉伸断口形貌

3.4 焊后热处理对P92钢焊接接头组织及性能的影响

3.4.1 焊后热处理工艺

3.4.2 焊后热处理对焊接接头组织的影响

3.4.3 焊后热处理对焊接接头硬度的影响

3.4.4 焊后热处理对拉伸性能的影响

3.4.5 焊后热处理对焊接接头的拉伸断口形貌的影响

参考文献

4 P92钢的力学性能

4.1 P92钢的性能

4.1.1 P92钢的性能特点

4.1.2 合金元素对1992钢性能的影响

4.1.3 高温力学性能的研究方法

4.1.4 影响高温力学性能的因素

4.2 P92钢的高温力学性能

4.2.1 试验方案

4.2.2 P92钢的高温应力一应变曲线

4.2.3 P92钢的高温强度

4.2.4 P92钢的高温塑韧性

4.3 P92钢近断口处组织

4.3.1 P92钢在不同拉伸温度下的近断口处组织

4.3.2 P92钢在不同拉伸温度下的析出物

4.4 P92钢在不同拉伸温度的晶粒度

4.5 P92钢在不同拉伸温度下近断口处的硬度

4.6 P92钢的高温断口形貌

参考文献

5 P92钢的抗氧化性能

5.1 钢的抗氧化性

5.1.1 钢的高温氧化膜的构成及变化

5.1.2 影响抗氧化性的因素

5.1.3 钢的抗氧化性研究方法

5.1.4 氧化产物分析技术

5.2 P92钢的抗氧化性研究方案

5.2.1 抗氧化试样的制备

5.2.2 试验前准备

5.2.3 抗氧化试验方案

5.3 P92钢焊接接头高温抗氧化动力学曲线

5.4 P92钢焊接接头高温氧化形貌

5.4.1 宏观形貌

5.4.2 微观形貌

5.5 P92钢焊接接头的氧化产物

5.6 温度对P92钢焊接接头氧化过程的影响

5.6.1 不同温度下焊接接头氧化动力学曲线

5.6.2 不同温度下焊接接头氧化产物截面形貌与成分分析

5.7 稀土Ni-Al复合涂层对P92钢抗氧化性的改善

5.7.1 稀土Ni-Al复合涂层的制备方案

5.7.2 稀土Ni-Al复合涂层的表征

5.7.3 不同稀土含量Ni-Al复合涂层P92钢的抗氧化性

5.7.4 稀土复合涂层对P92钢抗氧化性能的改善

参考文献

6 P92钢的耐腐蚀性

6.1 金属的耐蚀性

6.1.1 金属的腐蚀原理

6.1.2 金属腐蚀的分类

6.1.3 合金元素对P92钢耐腐蚀性的影响

6.1.4 金属的热腐蚀

6.2.P92钢的热腐蚀试验方案

6.2.1 热腐蚀试样的制备

6.2.2 热腐蚀试验

6.3 P92钢的高温热腐蚀动力学曲线

6.4 P92钢的热腐蚀形貌

6.4.1 宏观形貌

6.4.2 微观形貌

6.5 1792钢热腐蚀层中元素的扩散

6.6 P92钢热腐蚀产物物相分析

6.7 腐蚀时间对P92钢热腐蚀性的影响

6.7.1 腐蚀时间对腐蚀层厚度的影响

6.7.2 腐蚀时间对腐蚀产物的影响

6.8 腐蚀剂和温度对P92钢热腐蚀性的影响

6.8.1 腐蚀剂和温度对腐蚀层厚度的影响

6.8.2 腐蚀剂和温度对腐蚀层截面形貌及元素扩散的影响

6.8.3 腐蚀剂和温度对腐蚀层物相的影响

参考文献

7 P92钢的热处理

7.1 1792钢的热处理特点

7.1.1 热处理依据

7.1.2 P92钢的淬火

7.1.3 P92钢的回火

7.1.4 P92钢时效处理

7.1.5 P92钢的退火

7.2 P92钢的相变

7.2.1 加热转变

7.2.2 珠光体转变

7.2.3 马氏体转变

7.2.4 回火转变

7.2.5 脱溶过程

7.3 P92钢淬火组织

7.3.1 光学显微组织

7.3.2 扫描电镜组织

7.3.3 透射电镜组织

7.4 P92钢回火组织

7.4.1 低温回火组织

7.4.2 中温回火组织

7.4.3 高温回火组织

7.5 P92钢的退火组织

7.6 P92钢不同热处理状态下的硬度

7.7 P92钢在淬火及650℃时效不同时间的组织及硬度

7.7.1 光学显微组织

7.7.2 扫描电镜组织

7.7.3 透射电镜组织

7.7.4 淬火及时效不同时间的第二相分析

7.7.5 时效不同时间的硬度分析

参考文献

《超超临界锅炉用P92钢的组织性能及应用》共分7章，以目前应用较广的超超临界锅炉用：P92钢为研究对象，系统介绍了P92钢的动力学图、焊接成型工艺、焊接接头组织及性能、高温力学性能、高温抗氧化性能、高温耐腐蚀性能，并结合P92钢的实际生产工艺，对其不同热处理状态下的组织及性能特点进行了研究。

《超超临界锅炉用P92钢的组织性能及应用》可供从事锅炉生产及工作的相关技术人员阅读，也可供材料科学与工程相关研究领域的科研人员、技术人员参考。

超超临界机组的技术继承性和可行性最高，同时高效超超临界发电具有最高的效率和最低的建设成本，具有最优性价比。除了20世纪五六十年代投运的几台超超临界机组外， 从90年代初到全世界已经新建超超临界机组超过100台，其参数还在不断提高。提高参数，进一步提高经济性，降低价格性能比，降低单位能量的排放是现今火电汽轮机的发展方向。

日本、欧洲及美国正在政府和各大公司的支持下进行下一步更高参数超超临界技术的研发，将燃煤电厂的蒸汽初参数提高到700℃以上，同步采取大幅提高蒸汽初压力以及二次再热循环技术，大幅度地提高电厂热能利用率。

煤炭仍然是我国能源结构的基础，在整个电网中燃煤火力发电占70%以上，电力工业以燃煤发电为主的格局在相当长一段时期内难以改变。

燃煤发电在创造优质电力的同时，也造成了大量的排放污染。因而在我国发展700℃高效超超临界燃煤发电技术具有更为重要的战略意义。科技部已经把“700℃以上高参数超超临界发电”列入新技术发展及产业化领域2012年度国家科技计划，国家能源局已经成立“700℃超超临界发电”联盟，计划2015年建立示范电厂 。

前言

第一章超临界及超超临界机组的技术性能

第一节超临界及超超临界机组的发展概况

第二节超临界和超超临界机组的容量及参数

第三节超临界机组的热效率及煤耗

第四节超临界机组与亚临界机组的主要区别

第五节超临界锅炉的性能要求

第六节超临界直流锅炉的主要特点

第七节新一代超临界锅炉的技术特点

第八节部分超临界锅炉燃用的典型煤质

第二章超临界及超超临界锅炉的型式及系统

第一节X电厂600MW超临界锅炉

第二节B电厂600MW超临界锅炉

第三节Q电厂600MW超临界锅炉

第四节C电厂600MW超超临界锅炉

第五节典型的1000MW超超临界锅炉

第六节塔型超临界和超超临界锅炉

第七节上海石洞口　第二电厂600MW超临界锅炉

第八节800MW超临界锅炉

第三章超临界锅炉水冷壁的传热及水动力特性

第一节超临界压力下水和水蒸气的热物理特性

第二节超临界压力下水冷壁管的传热特性

第三节水冷壁型式与质量流速优化设计

第四节螺旋管圈水冷壁的特点及水动力特性

第五节光管垂直管屏水冷壁的特点及水动力特性

第六节内螺纹管垂直管屏水冷壁的变压运行特性

第七节30MPa以上压力水冷壁的水动力及传热特性

第八节超临界锅炉水冷壁工质温度控制

第九节超临界锅炉水冷壁传热恶化的判据

第十节1000MW超超临界锅炉的水冷壁系统

第四章超临界锅炉的启动系统及启动特性

第一节超临界直流锅炉启动系统的主要任务

第二节带循环泵的启动系统

第三节带循环泵和扩容器的启动系统

第四节简化型启动系统

第五节带快速启动旁路的启动系统

第六节带三级旁路的启动系统

第七节带大气式扩容器的启动系统

第八节超临界机组的启动特性

第九节超临界机组的旁路系统与启动方式

第五章超临界机组的金属材料

第一节超临界机组金属材料的类型和性能

第二节超临界机组锅炉的金属材料

第三节超临界机组汽轮机的金属材料

第六章超临界锅炉的中间点温度控制和汽温调节

第一节超临界锅炉的中间点温度控制

第二节超临界锅炉的汽温特性

第三节超临界锅炉的汽温调节

第四节500和800MW超临界机组的运行特性

第五节上海石洞口　第二电厂600MW超临界锅炉的运行特性

第六节超临界机组的变压运行

第七章煤粉燃烧新技术及超临界锅炉炉型结构分析

第一节低负荷运行无油稳燃技术

第二节燃烧过程NO2控制新技术

第三节超临界锅炉燃烧器及配风技术

第四节超临界和超超临界锅炉的炉型结构分析

第八章亚临界参数锅炉的类型及性能

第一节亚临界参数锅炉的主要类型

第二节亚临界参数锅炉的汽包装置

第三节自然循环锅炉的技术性能

第四节控制循环锅炉的技术性能

第五节复合循环锅炉的技术性能

第九章亚临界参数锅炉的运行特性

第一节给水压力与温度变化的静态特性

第二节过热蒸汽压力与温度变化的静态特性

第三节再热蒸汽压力与温度变化的静态特性

第四节蒸汽流量、燃料量及过量空气系数

第五节亚临界机组的启动特性

第十章亚临界锅炉受热面布置及传热特性

第一节亚临界锅炉受热面布置的特点

第二节汽温调节方式与受热面传热特性

第三节亚临界锅炉过热器和再热器系统

第十一章W型火焰锅炉的燃烧技术和综合性能

第一节W型火焰锅炉的整体布置

第二节W型火焰锅炉的技术特点

第三节W型火焰锅炉的燃烧技术

第四节W型火焰锅炉的汽温特性

第五节变负荷过程的动态特性

第六节配置W火焰锅炉的660MW机组的启动特性

第十二章亚临界锅炉的水动力及传热特性

第一节亚临界锅炉水动力特性概述

第二节亚临界自然循环锅炉的水动力及传热特性

第三节控制循环锅炉的水动力特性

第四节循环特性参数之间的关系

第十三章调峰机组的变压运行

第一节调峰机组变压运行的特点

第二节调峰锅炉运行中的主要问题

第三节调峰锅炉的变压运行特性

第四节几种典型锅炉的调峰性能

第十四章大容量锅炉热力计算的改进方法

第一节现行方法的特点与问题

第二节前苏联的炉膛换热计算校准方法

第三节分隔屏过热器传热计算的改进方法

第四节屏式过热器传热计算的改进方法

第五节大容量锅炉炉膛温度分布计算的改进方法

第六节煤的灰污特性与受热面传热系数

第十五章大容量锅炉的火焰探测技术

第一节火焰探测技术的发展及类型

第二节红外动态火焰探测原理及系统组成

第三节红外光谱火焰动态响应特性

第四节可见光火焰探测系统组成及运行原理

参考文献2100433B

高效超超临界机组相对于超超临界机组，蒸汽温度和压力参数的提高，对关键部件材料带来了更高和更新的要求，尤其是材料的热强性能、抗高温腐蚀和氧化能力、冷加工和热加工性能等，因此材料和制造技术成为发展先进机组的关键。

已经运营或处于设计建设阶段的超超临界机组， 温度参数大多在566～610℃，压力则分为25MPa、27MPa 和30～31MPa 三个级别。新高温铁素体-马氏体9%~12%铬材料已成功应用于31MPa、600℃/610℃参数。经过各高温高压部件近10多年的应用，该材料系列已相当成熟，并形成了标准的市场采购规范。高效超超临界技术采用更高的蒸汽温度700℃以及更高的蒸汽初压力，对材料提出了更苛刻的要求。

发达国家对于先进发电技术所需的材料均有相应的研究战略，对电厂材料的蠕变、疲劳等长时性能研究也有长期规划，并建立了数据共享平台，积累了大量的材料性能数据。如欧洲蠕变合作委员会(ECCC)和日本材料所的数据共享平台，多数常用材料的持久强度试验时间均超过100000h，最长的达到20～30年。这些数据为机组的合理设计和安全可靠运行提供了有力的技术支持。

我国的高温材料基础研究较为薄弱，缺乏自主知识产权的高温材料数据库，这成为制约700℃高效超超临界发电技术发展的瓶颈。在材料方面有两大问题：第一，如何按照汽轮机使用间隔长的要求选择现有的镍材料，包括在补充长期高温性能试验的基础上对材料进行调整和优化；第二，汽轮机部件大型化，要求对铸锻、焊接、热处理等工艺性能进行研究，例如单个锻件的尺寸加大，质量达到8～10t。

可选择的材料有转子及阀门汽缸的617、625；高温管道的617、740、263；螺栓的M252等。根据汽轮机的强度要求，材料的长期高温性能以达到100MPa 为目标，长期性能试验(从20000h、30000h到100000h)的代价非常大。上述材料在长期性能以及锻件大型化的基础上是否要进行成分的优化调整(例如日本对用于转子的617 材料、用于螺栓的M252 材料都进行了微量元素的调整)，调整必将增加研究的周期及资金和人力投入。大型化铸锻件(阀门、转子锻件、汽缸)工艺、热处理规范的研究投入以及实物的运行试验研究周期长、投入大，根据AD700 的报道，仅这方面的投入费用就达到近6000万欧元。同时，镍基高温合金的机械加工切削性能比较差，而汽轮机转子和汽缸的结构型式复杂，必须经过大量的切削加工过程，因此必须针对加工制造工艺进行相应的试验研究，建立合适的加工方法和加工参数，选择合适的加工制造设备厂，设计合适的加工切削刀具、切削工艺参数，设计制造装夹工具、质量检验工具等。

由于电厂耐热材料与影响国计民生的能源和环境两大问题均关系密切，有必要制定相应的研究和开发战略，通过加大材料研发的力度，加大试验研究装置的建设和研究力量的投入。同时不放弃向国外吸取经验的机会，通过参与国际研发项目掌握新型耐热钢的特性，通过建立材料性能数据库和共享机制，并与国际数据平台合作，形成完整的材料技术支撑体系，促进高效超超临界等先进火力发电技术在我国的发展。