联轴器螺栓（高压-低压A） 高压缸动叶片 中压缸动叶片 低压缸动叶片 低压缸动叶片 高中压转子 低压转子 发动机转子 护环 3 1/2″ 第6级 45Cr1MoV 2Cr11Mo1VNbN 2Cr11Mo1VNbN 1Cr12Mo 1Cr12Ni2W1Mo1V 30Cr1Mo1V 30Cr2Ni4MoV 25Cr2Ni4MoV 18Mn-18Cr 六、超（超）临界机组新型材料简介
超(超)临界机组的发展是以材料的发展为基础的，在超（超）临界机组中，由于材料要在高温、高压下运行，因而要求材料不但要有良好的持久强度，而且还要求具有良好的抗高温氧化性能，特别是抗蒸汽侧氧化。
因此，为了适应超（超）临界机组的发展需求，美国、日本、欧洲等发达国家，经过多年的研究，开发了2.25%Cr系列，9%Cr系列及奥氏体系列等新钢种，并纳入到美国ASME/ASTM标准中，成为制造超（超）临界机组的主要侯选钢种。
目前我国建造的超（超）临界机组中，首次采用的新型耐热钢有T92/P92、T122/P122、Super304H和HR3C四种。
T92/P92和T122/P122为新型铁素体耐热钢，目前我国USC机组主蒸汽管道、集箱的选材为P92和P122钢。
Super304H和HR3C为新型奥氏体耐热钢，目前我国USC锅炉高温过热器选材为Super304H和HR3C。
钢材的耐热性能主要是通过合金化来达到的。所谓合金化，就是在碳钢的基础上加入可以提高热稳定性和热强性的合金元素。常用的合金化元素是Cr、Mo、W、V、Ti、Nb和稀土元素。所加入的合金元素种类和成份不同，钢的组织结构和耐热性能就不一样。从上述可以得出，新型耐热钢按合金成分及金相组织的不同分为以下几类，根据分类对新型材料进行了解和认识。 1、2.25%Cr系列低合金耐热钢
2.25%Cr系列耐热钢主要有ASME标准中T22、T23、T24及GB5310中12Cr2MoWVTiB
（R102）钢，化学成分见下表。
2.25%Cr系列耐热钢化学成分 (WP%)
标准 ASME SA-213 T22 ASME SA-213 T23
C
Si
Mn
P ≤
S ≤
Cr
W
Mo 0.87-
~ 1.13
1.450.050.200.02~
~
~
≤ 0.0005
~ 0.006
≤ 0.030
-
-
-
-
-
-
-
V
Nb
N
B
Al
Ti
0.05~0.1
5
≤0.50
0.30~0.6
0
0.020.025 ≤
5 ≤
1.90~2.6
0
0.04~0.1
0
≤0.50
0.10~0.6
0
0.030.010
0
1.90~2.6
0
~ 0.03
1.75 0.30 0.30 0.08 0
ASME SA-213 T24
0.05~0.10.15~0.40.30~0.7
0
5
0
≤≤
0.020.010
0
2.20~2.6
0
0.900.20-
~
~
≤ 0.0015- 0.01
~
≤ 0.050.02
~
1.10 0.30 2 0.0070 0 0.10
0.08-
~ 0.18 GB5310.08~0.10.45~0.70.45~0.6≤≤1.60~2.10.300.500.28
-
0 0.030.03~ ~ ~ 5 5 5 0 R102 0 0 0.55 0.65 0.42 -
0.002~ 0.008
此类钢在火电厂锅炉中作为压力部件得到大量应用，特别是过热器、再热器的低
温区域以及水冷壁中，在联箱和管道中应用也比较普遍，其关键的性能要求包括：450℃以下良好的抗拉强度，550℃以下良好的持久强度；
T11/P11、T22/P22、12Cr1MoV等钢在亚临界锅炉已广泛应用，在上述材料的基础上，日本住友金属公司开发了T/P23，通过在T22基础成分中以W取代Mo，并添加Nb、V提高蠕变强度，降低C，提高焊接性能，同时加入微量的B提高淬透性以获得完全的贝氏体组织。与此同时，欧洲开发了T/P24，其合金化特点是通过V、Ti、B的多元微合金化提高蠕变性能。因此适合作为超临界（超超临界）机组的水冷壁材料，也可取代P22、12Cr1MoV等材料作为亚临界机组的高温管道和联箱，以减小壁厚。
T23采用了低C，Mo、W复合固溶强化和Nb、V、B微量元素析出强化的优点，使该钢550℃~625℃的温度范围，许用应力是T22钢的2倍，580℃持久强度是12Cr1MoV钢的1.4倍，持久强度与我国12Cr2MoWVTiB（R102）钢接近，且具有高的冲击韧性和良好的焊接性能，焊接时不须预热，焊后不必进行热处理，可代替10CrMo910、T22、12Cr1MoV和12Cr2MoWVTiB（R102）钢，成为制造超超临界电站锅炉水冷壁的主要候选材料。
T24是最近欧洲所研制的一种类似于T23产品的耐热钢，由于其在600℃的持久
强度低于T23，所以，目前还没有被我国锅炉行业批量采用。 2、9%Cr系列钢
ASME SA－213标准中所涉及的9%Cr系列钢分别是T9、T91、T92、T911，主要化学成分见下表。
9%Cr系列耐热钢化学成分 (WP%) ASME SA-213 T9
C
≤
Si Mn P S Cr Mo W V Nb B N Ni Al
0.30~ ≤≤8.00~ 0.90~
0.25~1.00 / 0.15 0.60 0.025 0.025 10.0 1.10 0.08~ 0.20~ 0.30~ ≤0.12 0.07~ 0.13
0.50 ≤ 0.50
≤
8.00~ 0.85~
/
/ / / / / / ≤
T91
0.18~ 0.06~ 0.25 0.10
0.60 0.020 0.010 9.50 1.05 0.30~ ≤
≤
/
0.03~ ≤
0.07 0.40 0.040
≤
T92
8.50~ 0.30~ 1.50~ 0.15~ 0.04~ 0.001~ 0.03~ ≤
0.60 0.020 0.010 9.50 0.60 2.00 0.25 0.09 0.006 0.07 0.40 0.020
T911
0.09~ 0.30~ ≤≤8.50~ 0.90~ 0.90~ 0.18~ 0.06~ 0.0003~ 0.04~ ≤ ≤
0.10~0.50 0.13 0.60 0.020 0.010 10.50 1.10 1.10 0.25 0.10 0.006 0.09 0.40 0.040
注：code case 2179－5要求，T92化学成分中，Ti≤0.01％、Zr≤0.01％ 其中T91是70年代中期，美国在T9钢(9Cr-1Mo)基础上，通过添加V、Nb、N元素，形成铌、钒和碳氮化合物的析出强化作用，提高了钢在600℃左右的持久蠕变断裂强度，在593℃下，105h的持久强度高达100MPa。
9Cr和12Cr铁素体钢(如ASPM SA213标准中的T91钢) 一般都具有较好的抗高温腐蚀性能，允许金属壁温在650℃下长期工作，并保持优良的抗高温腐蚀性能，在600℃时的蠕变强度差不多是T9钢的3倍，与TP304H钢在625℃温度下等强(105h的持久强度)，并且持久断裂塑性稳定。经过多年的运行检验，T91已成为一个比较成熟的锅炉用钢种。我国在1995年GB5310《高压锅炉用无缝钢管》标准修订时，将T91纳入到我国标准中，钢号为10Cr9Mo1VNb。
T/P91钢具有高的许用应力和韧性、抗疲劳性能，焊接性能优异，目前我国的亚临界和超临界机组中得到了广泛的应用，它主要用于制造高温过热器、再热器管以及高温集箱和蒸汽管道；
T/P92钢是用V、Nb元素合金化并控制B和N含量的新型铁素体钢，具有优异的高温强度和蠕变性能，欧洲实践经验表明：T92钢最适用于蒸汽参数在580℃～600℃（金属最高温度600℃～620℃）的锅炉本体（过热器、再热器），P92材料适用于锅炉外部的蒸汽参数高达625℃的高温部件。
T/ P122它的Cr含量比T/ P91钢有所提高，其耐腐性增强，通过用W替换部分Mo以及加入少量的B，使得这种钢获得了极好的蠕变性能，C是一种有效控制δ铁素体形成的元素，而减少C含量是为了提高焊接性，为了保证大直径和厚壁管道的韧性，δ铁素体形成应该被Cr当量控制其含量应限制在9%以下，通过加入Cu可以有效降低Cr当量，同时，在管子中这种钢含有少量的δ铁素体归因于Cr含量的增加，但Cr含量增加提高了热腐蚀性，许用应力是改良的9Cr-1 Mo钢的1.3倍，抗腐蚀性明显高于9Cr系列钢。
3、S30432（Super304H）、TP310HNbN（HR3C）等奥氏体不锈钢 化学成分见下表：
S30432（Super304H）、TP310HNbN（HR3C）化学成分(WP%)
标准 ASPM A 213 S30432 Code case 2328-1 18Cr9Ni3CuNbN ASMESA-213 TP310HNbN S31042
新型奥氏体耐热钢分为18% Cr系列的TP304H 、SUPER304H 、TP347HFG等；
20%～25% Cr系列的HR3C、 NF709。
SUPER304H（S30432）是日本住友公司和三菱重工在TP304H基础上增加了C的含量，降低了Si 、Mn 、Cr、 Ni的含量，同时通过添加3%Cu、0.5%Nb、N开发出来的新钢种，650℃许用应力值比TP304H还高出40%。运行10年后，组织和性能稳定，是超超临界机组中受热面高温段的首选材料。可用于650℃以上过热器、再热器部件。
TP347HFG是日本住友公司在TP347H基础上开发出来，其抗高温蒸汽腐蚀性能优于TP347H，在保持原有TP347H较高的短时拉伸性能和和各种高温长时性能的同时，又提高了抗高温氧化和高温蒸汽腐蚀。TP347HFG钢虽然它的化学组成和TP347H没有差别，但细晶粒强化效果明显，NbC固溶更加充分，细小弥散分布的MX型碳化物的
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Cu
Nb
N
0.07~ ≤ ≤ ≤ ≤ 17.00~ 7.5~ 10.5
2.50~ 0.30~ 0.05~ 3.50
0.60
0.12
0.13 0.30 1.0 0.04 0.010 19.00
0.04~ ≤ ≤ ≤ ≤ 24.00~ 17.00~
23.00
0.10 0.75 2.00 0.030 0.030 26.00
-
0.20~ 0.15~ 0.60
0.35
强化效果，使得材料具有良好抗高温蠕变、疲劳的性能；晶粒细化后有利于Cr穿过晶界向表面扩散形成致密的Cr2O3保护层而防止被蒸汽氧化。
HR3C（TP310HNbN）是日本住友公司在TP310（25Cr-20Ni）钢基础添加Nb、N形成析出强化的耐热钢，其持久强度高于TP347H、TP310等，且组织稳定性相比也优于310钢，具有较高的高温强度，具有较好的加工性和焊接性，抗蒸汽氧化性和高温抗腐蚀性优于18-8型不锈钢，虽然650℃的许用应力值略低于Super304H，但由于Cr含量高，其耐烟气高温腐蚀和耐汽侧氧化的性能极佳。所以在腐蚀性较高的工况条件下，优先选用该钢种做过热器和再热器的高温部件。
NF709钢是新日铁公司在原有20 Cr-25Ni钢基础上严格控制杂质，添加Nb、N、B、Ti，经过了高温的软化处理和较低温度的固溶处理，获得细小的晶粒。NF709钢提升了Cr、Ni的含量增强了钢的奥氏体稳定性，阻止了金属间化合物的形成，也提高了抗蒸汽氧化性和高温抗腐蚀性。