[发明专利]钢材及其制备方法和应用有效
申请号: | 201710057320.4 | 申请日: | 2017-01-26 |
公开(公告)号: | CN108359887B | 公开(公告)日: | 2019-10-11 |
发明(设计)人: | 李晓民;李继宏;张怀宇;王晨瑜 | 申请(专利权)人: | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 |
主分类号: | C22C38/02 | 分类号: | C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/22;C22C38/24;C22C38/26;C22C38/30;C22C38/32;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/52;C22C38/54 |
代理公司: | 北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙) 11201 | 代理人: | 赵天月 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 钢材 制备方法和应用 机械性能 热疲劳损伤 高温条件 耐热性能 制备 | ||
本发明提供了钢材及其制备方法和应用,按照质量分数计,制备所述钢材的原料含有:碳:0.10~0.14%;硅:≤0.10%;锰:0.30~0.60%;磷:≤0.010%;硫:≤0.005%;铬:8.5~9.5%;钨:2.50~3.10%;钴:2.80~3.30%;铌或钽:0.03~0.07%;钒:0.15~0.25%;氮:0.004~0.010%;硼:0.010~0.016%;镍:≤0.20%;铝:≤0.010%;和余量的铁。该钢材具有优异的耐热性能和机械性能,高温条件下长时间工作不会产生热疲劳损伤,且保持较高强度。
技术领域
本发明涉及发电和材料技术领域,具体的,涉及钢材及其制备方法和应用,更具体的,涉及钢材、管道、超超临界机组和制备上述钢材的方法。
背景技术
目前国内大型火电设备普遍存在大幅度调峰运行的要求,对机组管道系统造成频繁交变应力,对管道材料要求较严格。另外,对于火电厂超超临界机组,提高锅炉内蒸汽温度可以显著提高汽轮发电机组的效率,降低温室气体排放。然而,由于管道用材制约,目前超超临界机组的主汽和再热器温控制在610~620℃。对于宽负荷运行的机组,管道要求能够承受更大的热应力。
因此,目前的用于超超临界机组管道系统的材料仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种可以在630℃条件下可以保证超超临界机组稳定工作的钢材。
在本发明的一个方面,本发明提供了一种钢材。根据本发明的实施例,按照质量分数计,制备所述钢材的原料含有:碳:0.10~0.14%;硅:≤0.10%;锰:0.30~0.60%;磷:≤0.010%;硫:≤0.005%;铬:8.5~9.5%;钨:2.50~3.10%;钴:2.80~3.30%;铌或钽:0.03~0.07%;钒:0.15~0.25%;氮:0.004~0.010%;硼:0.010~0.016%;镍:≤0.20%;铝:≤0.010%;和余量的铁。发明人发现,含有上述成分的钢材,具有优异的耐热性能,高温条件下长时间工作不会产生热疲劳损伤。特别是,将该钢材应用于火电超超临界机组管道系统,不仅能够有效保持良好的强度,且线膨胀系数较小,可以使得火电超超临界机组在630℃工况长时间稳定工作,显著提高汽轮发电机组的效率,降低温室气体排放。
根据本发明的实施例,按照质量分数计,制备所述钢材的原料含有:碳:0.12%;硅:0.07%;锰:0.35%;磷:0.005%;硫:0.001%;铬:8.9%;钨:2.70%;钴:3.00%;铌:0.05%;钒:0.20%;氮:0.008%;硼:0.013%;镍:0.08%;铝:0.001%;和余量的铁。
根据本发明的实施例,按照质量分数计,制备所述钢材的原料含有:碳:0.13%;硅:0.08%;锰:0.33%;磷:0.006%;硫:0.001%;铬:9.0%;钨:2.80%;钴:3.10%;铌:0.04%;钒:0.21%;氮:0.007%;硼:0.014%;镍:0.07%;铝:0.001%;和余量的铁。
根据本发明的实施例,在工作温度630℃,所述钢材的持久强度大于100MPa。
根据本发明的实施例,在工作温度630℃,所述钢材的平均线膨胀系数在12.0×10-6~12.5×10-6/℃之间。
在本发明的另一方面,本发明提供了一种管道。根据本发明的实施例,所述管道是由前面所述的钢材制成的。由上述钢材制成的管道,具有优异的耐热性能,可以广泛用于630℃超超临界汽轮机管道系统,可以满足国内大型火电设备普遍存在大幅度调峰运行的要求,可在630℃工作温度长时间稳定运行不会产生热疲劳损伤,并且具有更高的耐温度变化能力,同时提高蒸汽温度可以显著提高汽轮发电机组的效率,降低温室气体排放。
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