超临界锅炉耐热钢研究

序

前言

第1章 超临界发电技术及电站锅炉耐热材料进展

1.1 我国电力需求及火力发电增长分析

1.1.1 我国电力工业发展的重大需求

1.1.2 煤电发展的机会与威胁

1.1.3 以煤电为主的电力构成

1.1.4 电力工业与环境保护

1.2 超临界发电技术及其进展

1.2.1 超临界发电技术

1.2.2 超临界锅炉技术应用

1.3 电站锅炉耐热材料进展

1.3.1 电站锅炉高温受压部件

1.3.2 超临界锅炉耐热材料进展

1.3.3 电站锅炉耐热钢的技术经济比较

1.3.4 我国火电发展及对耐热材料的要求

1.3.5 结论

参考文献

第2章 电站锅炉耐热钢的合金化原理

2.1 锅炉耐热钢的强化机理

2.1.1 基体强化

2.1.2 沉淀强化

2.1.3 晶界强化

2.2 合金元素和杂质元素对锅炉耐热钢性能的影响

2.2.1 碳（C）

2.2.2 铬（Cr）

2.2.3 钼（Mo）

2.2.4 钨（W）

2.2.5 钒（V）

2.2.6 铌（Nb）

2.2.7 钛（Ti）

2.2.8 稀土元素（RE）

2.2.9 硼（B）

2.2.10 锰（Mn）

2.2.11 硅（Si）

2.2.12 镍（Ni）

2.2.13 铜（Cu）

2.2.14 钴（Co）

2.2.15 氮（N）

2.2.16 铝（A1）

2.2.17 硫（S）

2.2.18 磷（P）

2.2.19 氧（O）

2.2.20 氢（H）

2.2.21 砷（As）、锑（Sb）、锡（Sn）、铋（Bi）

参考文献

第3章 O7Cr2MoW2VNbB贝氏体耐热钢

3.1 T23贝氏体耐热钢介绍

3.1.1 常规力学性能

3.1.2 高温性能

3.1.3 焊接性能

3.1.4 T23钢在国内的应用情况

3.2 我国07Cr2MoW2VNbB贝氏体耐热钢供应状态下的组织和强化机理

3.2.1 引言

3.2.2 试验材料

3.2.3 试验结果与分析

3.2.4 07Cr2MoW2VNbB钢的强化机理

3.2.5 本节小结

3.3 07Cr2MoW2VNbB钢高温时效后的组织演变及其对力学性能的影响

3.3.1 引言

3.3.2 试验方法

3.3.3 试验结果与分析

3.3.4 讨论

3.3.5 本节小结

3.4 07cr2MoW2VNbB钢高温持久后的组织演变及其对力学性能的影响

3.4.1 引言

3.4.2 试验方法

3.4.3 试验结果与分析

3.4.4 讨论

3.4.5 本节小结

3.5 T23钢高温低周疲劳性能

3.5.1 引言

3.5.2 试验方法

3.5.3 试验结果与分析

3.5.4 本节小结

参考文献

第4章 10Cr9Mo1VNbN铁素体耐热钢

4.1 国内外的铁索体耐热钢概况

4.1.1 改进型9Cr-1Mo钢研发和应用背景

4.1.2 T91/P91钢纳标及应用概况

4.1.3 T91/P91钢的性能特点

4.1.4 我国10Cr9Mo1VNbN钢研究开发

4.1.5 10Cr9Mo1VNbN钢性能的深化研究

4.2 10Cr9M01VNbN钢强化机理研究

4.2.1 材料和试验

4.2.2 间隙和置换原子及其原子对相互作用形成的固溶强化

4.2.3 析出和弥散强化

4.2.4 位错强化

4.2.5 碳化物稳定下的亚结构强化

4.2.6 本节小结

4.3 10Cr9MolVNbN钢退化机理研究

4.3.1 合金元素的再分配

4.3.2 碳化物粗化和间距增大

4.3.3 位错密度下降

4.3.4 Nh，V（C，N）的弥散质点分布不均匀

4.3.5 碳化物粗化引起空洞形核机理

4.3.6 空洞生长及微裂纹控制的蠕变断裂

4.3.7 晶界弱化及促进空洞形核的因素

4.3.8 Ti、Al微量元素降低持久强度和持久塑性

4.3.9 本节小结

4.4 10Cr9Mo1VNbN钢焊接接头性能研究

4.4.1 焊接接头持久强度试验

4.4.2 焊接接头的硬度试验和金相观察

4.4.3 焊接接头持久强度断裂试样的SEM观察

4.4.4 软化区第Ⅳ类裂纹开裂L成焊接接头持久强度降低

4.4.5 本节小结

4.5 10Cr9Mo1VNbN钢低周疲劳性能研究

4.5.1 试验材料与方法

4.5.2 疲劳特性分析

4.5.3 蠕变和疲劳交互作用下的微观组织演变

4.5.4 疲劳断口形貌观察与分析

4.5.5 本节小结

4.6 10Cr9Mo1VNbN钢蠕变寿命预测

4.6.1 空洞形核和生长机理

4.6.2 受约束蠕变孔洞生长模型

4.6.3 蠕变孔洞非均匀成核修正模型

4.6.4 本节小结

参考文献

第5章 10Cr18Ni9NbCu3BN奥氏体耐热钢

5.1 Super304H奥氏体耐热钢介绍

5.1.1 常规力学性能

5.1.2 高温性能

5.1.3 焊接性能

5.1.4 弯管及弯后热处理

5.2 我国10Cr18Ni9NbCu3BN钢强化机理研究

5.2.1 引言

5.2.2 试验方法和材料

5.2.3 试验结果与分析

5.2.4 讨论

5.2.5 本节小结

5.3 10Cr18Ni9NbCu3BN钢高温时效后的组织演变对力学性能的影响

5.3.1 引言

5.3.2 试验方法

5.3.3 试验结果与分析

5.3.4 讨论

5.3.5 本节小结

5.4 10Cr18Ni9NbCu3BN钢高温持久后的组织演变对力学性能的影响

5.4.1 引言

5.4.2 试验方法

5.4.3 试验结果与分析

5.4.4 讨论

5.4.5 本节小结

参考文献

第6章 超超临界发电技术及耐热材料展望

6.1 超超临界发电技术进展

6.1.1 超超临界发电机组的优越性

6.1.2 超超临界发电机组的发展状况

6.2 超超临界电站锅炉耐热材料选型

6.2.1 超超临界电站锅炉候选耐热材料

6.2.2 蒸汽温度为600℃的超超临界电站锅炉耐热材料选型

6.2.3 蒸汽温度为620℃的超超临界电站锅炉耐热材料选型

6.2.4 蒸汽温度为650℃的超超临界电站锅炉耐热材料选型

6.3 超超临界电站锅炉耐热材料研究进展

6.3.1 超超临界电站锅炉耐热材料研究概况

6.3.2 “十五”863计划电站锅炉耐热材料研究进展

6.3.3 “十一五”国家科技支撑计划项目电站锅炉耐热材料研究进展

6.3.4 我国电站锅炉耐热材料研究的未来计划

参考文献

附录

附录AGB5310-2008中钢的牌号与国外相近钢的牌号对照表

附录B著作者发表的和本项研究相关的学术论文及成果

《超临界锅炉耐热钢研究》对冶金部门钢铁研究院所、钢铁厂的耐热钢研究人员，对发电设备制造行业从事电站锅炉设计、制造、材料、焊接工艺的技术人员，对电厂金属材料运行监督和管理的技术人员，具有重要的参考价值和业务指导作用。《超临界锅炉耐热钢研究》也可供国家质量技术监督部门的锅炉压力容器质量监督检验的工程技术人员和高等学校有关专业的师生参考。
近年来，日益严重的能源与环境问题已成为国际社会面临的两大主题。为节约能源、保护环境和实现可持续发展战略，应对全球气候变化，发展高能效的超临界、超超临界蒸汽参数、超大容量的蒸汽循环发龟机组将是我国未来电力发展的根本出路。为此，必须研究开发和高蒸汽参数发电机组相适用的高温耐热材料。这项工作在国家有关部门的统一组织下，由冶金部门、发电设备制造部门和高等学校、研究院所组成“三结合”攻关队伍，在电力部门的积极配合下，从我国国情出发，针对我国发展超临界压力发电机组电站锅炉耐热钢系列07Cr2MoW2VNbB、10Cr9MolVNbN和10Crl8Ni9NbCu3BN等3种典型耐热钢的合金化原理、强化机理、蠕变及退化机理、高温疲劳性能、动态断裂韧度等方面进行了深化研究。这项研究历时15年，获得了丰硕研究成果。《超临界锅炉耐热钢研究》的两位作者全程参与了研究工作，在此基础上，系统整理编成《超临界锅炉耐热钢研究》。