Без темы
<<  Новые аспекты в организации работы членов временного коллектива в 2015 году Новые образовательные программы фирмы «1С»  >>
Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового
Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового
Современное состояние тепловой энергетики
Современное состояние тепловой энергетики
Максимальные температуры применения жаропрочных сталей по критерию
Максимальные температуры применения жаропрочных сталей по критерию
Сталь 10Х9МФБ
Сталь 10Х9МФБ
Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9МФБ
Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9МФБ
Длительная прочность стали 10Х9МФБ
Длительная прочность стали 10Х9МФБ
Подтверждение характеристик длительной прочности стали 10Х9МФБ
Подтверждение характеристик длительной прочности стали 10Х9МФБ
Коррозионная стойкость стали 10Х9МФБ в среде перегретого пара
Коррозионная стойкость стали 10Х9МФБ в среде перегретого пара
Освоение стали марки 10Х9МФБ
Освоение стали марки 10Х9МФБ
Сварные соединения
Сварные соединения
Освоенные полуфабрикаты из стали 10Х9МФБ и перечень нормативных
Освоенные полуфабрикаты из стали 10Х9МФБ и перечень нормативных
Перечень базовых нормативных документов на применение стали 10Х9МФБ
Перечень базовых нормативных документов на применение стали 10Х9МФБ
Сталь 10Х9В2МФБР-Ш
Сталь 10Х9В2МФБР-Ш
Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9В2МФБР-Ш
Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9В2МФБР-Ш
Длительная прочность стали 10Х9В2МФБР
Длительная прочность стали 10Х9В2МФБР
Разработка жаропрочных сталей мартенситного класса для элементов
Разработка жаропрочных сталей мартенситного класса для элементов
Структура высокохромистых сталей
Структура высокохромистых сталей
Схема модификации фазового состава в программе Thermo-calc
Схема модификации фазового состава в программе Thermo-calc
Подход при моделировании влияния содержания легирующих элементов на
Подход при моделировании влияния содержания легирующих элементов на
Пример расчета: влияние ванадия и ниобия на фазовый состав и свойства
Пример расчета: влияние ванадия и ниобия на фазовый состав и свойства
Сталь 10Х9К3В2МФБР
Сталь 10Х9К3В2МФБР
Освоение производства полуфабрикатов и элементов энергетического
Освоение производства полуфабрикатов и элементов энергетического
Длительная прочность стали 10Х9К3В2МФБР
Длительная прочность стали 10Х9К3В2МФБР
Заключение
Заключение
Спасибо за внимание
Спасибо за внимание

Презентация: «Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового энергооборудования». Автор: Павел Козлов. Файл: «Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового энергооборудования.pptx». Размер zip-архива: 5836 КБ.

Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового энергооборудования

содержание презентации «Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового энергооборудования.pptx»
СлайдТекст
1 Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового

Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового

энергооборудования

А.В. Дуб, В.Н. Скоробогатых, И.А. Щенкова, П.А. Козлов

Москва, 2013

Государственный научный центр РФ – Открытое акционерное общество «Научно-производственное объединение «Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения»

2 Современное состояние тепловой энергетики

Современное состояние тепловой энергетики

Мировая энергетика направлена на повышение расчетных параметров пара до суперсверхкритических параметрах пара (от 580?С до 650?С, давление 30-35 МПа) с целью повышения КПД до 47%. Отечественные энергоблоки рассчитаны на докритические параметры пара: давление 13 МПа, температуру 540-560°С мощностью до 180-225 МВт и на сверхкритические параметры: давление 24 МПа, температуру 540-560°С мощностью от 300 до 800 МВт. КПД таких энергоблоков не превышает 38%.

Наличие материалов, способных обеспечить безопасную эксплуатацию на протяжении всего ресурса, является ключевым вопросом при создании энергоблоков c супер сверхкритическими параметрами пара

2

3 Максимальные температуры применения жаропрочных сталей по критерию

Максимальные температуры применения жаропрочных сталей по критерию

длительной прочности 100МПа за 100 тыс. часов

3

Параметры ССКП

4 Сталь 10Х9МФБ

Сталь 10Х9МФБ

Структура и свойства.

C

C

Mn

Mn

Cr

Cr

Mo

Mo

V

V

Nb

Nb

N

N

Ni

Al

P

S

Si

Не более

Не более

Не более

Не более

Не более

0,08 – 0,12

0,30 – 0,60

8,60 – 10,00

0,80 – 1,00

0,15 – 0,25

0,10 – 0,20

0,03 -0,07

0,70

0,050

0,030

0,015

0,50

Физико-механические свойства стали

Физико-механические свойства стали

Предел прочности, Н/мм2, при 20?С

630 ? 830

Предел текучести, Н/мм2, при 20?С

450 ? 560

Предел текучести, Н/мм2, при 550?С

350 ? 450

Относительное удлинение, %, при 20?С

18 ? 24

Относительное сужение, %, при 20?С

70 ? 90

Ударная вязкость, KCV, Дж/см2, при 20?С

120 ? 240

Критическая температура хрупкости, tk0, ?С

-10 ? -40

Коэффициент теплопроводности при 550 ?С, кал/см.сек.град

0,068

Коэффициент линейного расширения, К-1х106 при 20-500?С

11,5

4

5 Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9МФБ

Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9МФБ

5

6 Длительная прочность стали 10Х9МФБ

Длительная прочность стали 10Х9МФБ

6

7 Подтверждение характеристик длительной прочности стали 10Х9МФБ

Подтверждение характеристик длительной прочности стали 10Х9МФБ

7

8 Коррозионная стойкость стали 10Х9МФБ в среде перегретого пара

Коррозионная стойкость стали 10Х9МФБ в среде перегретого пара

8

9 Освоение стали марки 10Х9МФБ

Освоение стали марки 10Х9МФБ

В процессе освоения стали 10Х9МФБ в промышленных условиях выплавлено более 20 плавок и изготовлены для опытного ПГ БН 800 и аттестационных испытаний следующие полуфабрикаты: лист толщиной 6мм, 10мм, 15мм, 25мм, 30мм, 32мм, 40мм и 150мм; поковки толщиной 70 мм, 20 мм, 400 мм и 600 мм; трубная заготовка диаметром 105 мм, 190 мм и 230 мм; холоднодеформированные трубы размером 16?2,5 мм; 25?3,5 мм; 38?4,5 мм и 95?11 мм; горячедеформированные трубы размером 133?5-16 мм; 194?12 мм; 245?14мм.

9

10 Сварные соединения

Сварные соединения

Теплообменные трубы толщиной от 2,5 до 6 мм

Паропроводные трубы толщиной 16-75 мм

Лист толщиной 30-150 мм

Ручная аргонно-дуговая сварка – Св10Х9НМФА, ? 2 мм Thermanit MTS3, ? 2 мм

Ручная-дуговая сварка покрытыми электродами – ЦЛ57, ? 3-4 мм Thermanit Chromo 9V, ? 3,2 мм

Автоматическая сварка под флюсом - Thermanit MTS3 ?3,2 мм, Флюс Marathon 543

Предварительный подогрев - 200 °С, сопутствующий подогрев – 200-300 °С, послесварочный отпуск – 740-750 °С

10

11 Освоенные полуфабрикаты из стали 10Х9МФБ и перечень нормативных

Освоенные полуфабрикаты из стали 10Х9МФБ и перечень нормативных

документов

Вид полуфабриката

Технические условия

Завод-изготовитель

Лист толщиной 3,5-32мм

Ту 14-1-3946-85

ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь»

Лист толщиной 40-160мм Поковки толщиной до 600мм

Ту 0900-006-05764417-99

ЗАО «КМЗ «Ижора-металл»

Заготовка трубная диаметром 80-180мм Заготовка трубная диаметром 180-280мм

Ту 14-1-4616-89 ту 14-1-4607-89

ПАО «Днепроспецсталь» (Украина) ЗАО «ВМЗ «Красный октябрь», ЧФ ОАО «Уралкуз», ОАО «ЗМЗ»

Заготовка трубная диаметром до 540мм

Ту 14-134-319-93 ту 14-136-349-2008

ЧФ ОАО «Уралкуз» ОАО «ЗМЗ»

Трубы холодно- и горячедеформированные диаметром 10-530мм

Ту 14-3р-55-2001

ОАО «ПНТЗ» ОАО «ЧТПЗ» ООО «ИНТЕРПАЙП НИКО ТЬЮБ» (Украина)

Трубы горячедеформированные диаметром 350-630мм

Ту 130803-077-00212179-2012

ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь»

11

12 Перечень базовых нормативных документов на применение стали 10Х9МФБ

Перечень базовых нормативных документов на применение стали 10Х9МФБ

Расчетные характеристики (РД 10-249-98 «Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды»); Допускаемые напряжения (ГСССД 141-89 «Сталь жаропрочная хромистая 10Х9МФБ (ДИ 82-Ш) условный предел длительной прочности в диапазоне температур 500…610°С»); Условия применения (ПБ 10-573-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды»; ПБ 10-574-03 «Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов», РД 153-34.1-003-01 «Сварка, термообработка и контроль трубных систем котлов и трубопроводов при монтаже и ремонте энергетического оборудования (РТМ-1с)»); Технологические инструкции на сварку, гибку, термообработку и пр.

12

13 Сталь 10Х9В2МФБР-Ш

Сталь 10Х9В2МФБР-Ш

Структура и свойства.

C

C

Mn

Mn

Cr

Cr

W

W

Mo

Mo

V

V

Nb

Nb

N

N

B (по расчету)

B (по расчету)

Ni

Al

P

S

Si

Не более

Не более

Не более

Не более

Не более

0,10- 0,12

0,15-0,20

8,5 – 9,0

1,50 – 1,75

0,4 – 0,6

0,18 – 0,23

0,05 – 0,08

0,03 – 0,07

0,005

0,70

0,050

0,030

0,015

0,50

Физико-механические свойства стали

Физико-механические свойства стали

13

Предел прочности, Н/мм2, при 20?С

710 ? 810

Предел текучести, Н/мм2, при 20?С

520 ? 620

Предел текучести, Н/мм2, при 550?С

400 ? 420

Относительное удлинение, %, при 20?С

19,0 ? 23,0

Относительное сужение, %, при 20?С

72,0 ? 74,0

Ударная вязкость, KCV, Дж/см2, при 20?С

106 ? 160

Х500

14 Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9В2МФБР-Ш

Термокинетическая диаграмма распада аустенита в стали 10Х9В2МФБР-Ш

14

15 Длительная прочность стали 10Х9В2МФБР

Длительная прочность стали 10Х9В2МФБР

15

16 Разработка жаропрочных сталей мартенситного класса для элементов

Разработка жаропрочных сталей мартенситного класса для элементов

оборудования ТЭС, работающего при температурах пара до 650?С

16

17 Структура высокохромистых сталей

Структура высокохромистых сталей

Термическая обработка: Нормализация с 1020-1060°С; Отпуск 730-780°С, не менее 3 часов.

Реечная структура мартенсита обеспечивает высокие механические свойства стали

Дисперсные выделения вторичных фаз сдерживают рекристаллизацию и обеспечивают необходимый уровень жаропрочности до температур 620°С

МЕХАНИЗМЫ УПРОЧНЕНИЯ: Упрочнение твердого раствора Дисперсионное упрочнение ?or = 0.8MGb/?p (?p - среднее расстояние между частицами) 3. Дислокационное упрочнение ?r = 0.5MGb(?f )1/2 4. Упрочнение субграниц зерен ?sg = 10Gb/?sg (?sg – размер субзерен)

Повышение температуры эксплуатации стали выше 620°C требует повышения стабильности мартенситной структуры в области температур до 650°С.

Основное условие высокого сопротивления ползучести – формирование в структуре мартенсита устойчивых к коагуляции вторичных фаз, что требует детального изучения влияния содержания легирующих элементов на фазовый состав стали.

17

18 Схема модификации фазового состава в программе Thermo-calc

Схема модификации фазового состава в программе Thermo-calc

При разработке новых сталей широко применялись методы термодинамического моделирования с использованием современного программного обеспечения – программ Thermo-Calc TCW 5.0 и Dictra25, а также термодинамических баз данных TCFE 6.0 и MOB2

18

19 Подход при моделировании влияния содержания легирующих элементов на

Подход при моделировании влияния содержания легирующих элементов на

фазовый состав и свойства стали

Система: Fe-Cr-Co-W-Mo-V-Nb-C-N-B Базовое состояние (начальные условия): 0.1C-9Cr-0Co-2W-0.5Mo-0.21V-0.06Nb-0.05N-0.005B Область поиска: Температура: 650°С – максимальная рабочая температура Расчет по фазам: ?-феррит, ?-феррит, аустенит, карбиды M23C6, карбонитриды MX (VN, NbN, VC, NbC), нитриды M2X (Cr2N) и BN, фаза Лавеса. Инструментарий: Thermo-calc for Windows v5, DTB TCFE6 Dictra 25, DTB MOB2

Фаза

Влияние

M23C6

Участвует в дисперсионном упрочнении

MX

Участвует в дисперсионном упрочнении

M2X

Снижает пластичность стали

BN

Снижает пластичность стали

Фаза Лавеса

На ранних стадиях ползучести участвует в дисперсионном упрочнении снижает пластичность стали

?-феррит

Приводит к снижению пластичности стали

19

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

C

Cr

Co

Mo

W

V

Nb

B

N

0,00 – 0,15

7,0 – 11,0

0,0 – 5,0

0,0 – 2,0

0,0 – 4,0

0,0 – 0,3

0,0 – 0,3

0,00 – 0,01

0,0 – 0,1

20 Пример расчета: влияние ванадия и ниобия на фазовый состав и свойства

Пример расчета: влияние ванадия и ниобия на фазовый состав и свойства

Ванадий и ниобий вносят значительный вклад в повышение сопротивления ползучести за счет образования ультрадисперсных частиц типа MX, не склонных к коагуляции;

Содержание ванадия и ниобия: 0.18% ? ( %V ) ? 0,25% 0.06% ? (%Nb) ? 0.08%

20

21 Сталь 10Х9К3В2МФБР

Сталь 10Х9К3В2МФБР

Лабораторная плавка

Опытно-промышленная труба

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

Массовая доля элементов, %

С

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

W

V

Nb

Co

N

B

10х9к3в2мфбр

0,08 0,12

?0,10

0,2 0,4

8,5 9,5

?0,1

0,4 0,6

1,8 2,2

0,18 0,25

0,06 0,08

2,5 3,5

0,04 0,06

0,005

21

22 Освоение производства полуфабрикатов и элементов энергетического

Освоение производства полуфабрикатов и элементов энергетического

оборудования из новых жаропрочных сталей

Новые хромистые жаропрочные стали наряду с высоким уровнем характеристик жаропрочности, сопротивляемости высокотемпературному старению и хрупким разрушениям обеспечивают технологичность при выплавке, обработке давлением, сварке и термической обработке и создают материаловедческую базу для производства отечественного котельного и паропроводного оборудования с рабочей температурой до 600?С-650?С.

22

23 Длительная прочность стали 10Х9К3В2МФБР

Длительная прочность стали 10Х9К3В2МФБР

23

Марка стали

Марка стали

Условный предел длительной прочности, Н/мм2 при температуре испытания, °С, и продолжительности испытания 100 000 ч

Условный предел длительной прочности, Н/мм2 при температуре испытания, °С, и продолжительности испытания 100 000 ч

Условный предел длительной прочности, Н/мм2 при температуре испытания, °С, и продолжительности испытания 100 000 ч

Условный предел ползучести, Н/мм2 при температуре испытания, °С, при деформации в 1% за 100 000 часов.

Условный предел ползучести, Н/мм2 при температуре испытания, °С, при деформации в 1% за 100 000 часов.

600

620

650

600

650

10х9к3в2мфбр

150

120

80

110

54

10х9в2мфбр

115

92

58

94

---

10х9мфб

90

---

---

---

---

X10CrWMoVNb9-2

113

87

56

---

---

24 Заключение

Заключение

В тесном сотрудничестве со специалистами металлургических (ОАО «ЗМЗ», ЧФ ОАО «УралКуз» и ЗАО «ВМЗ «Красный Октябрь») и трубных заводов (ОАО «ЧТПЗ» и ОАО «ПНТЗ») разработаны и освоены в металлургическом, трубном и котельном производстве ряд хромистых жаропрочных сталей нового поколения, превосходящие более чем на 30% традиционные перлитные стали, применяемые сейчас в тепловой энергетике. Сталь 10Х9МФБ для применения в элементах паропроводного оборудования с рабочей температурой до 600?С и элементах котельного оборудования с рабочей температурой до 620?С. Сталь 10Х9В2МФБР для применения в элементах паропроводного оборудования с рабочей температурой пара до 620?С. Сталь 10Х9К3В2МФБР для применения в элементах паропроводного и котельного оборудования с рабочей температурой пара до 650?С.

24

25 Спасибо за внимание

Спасибо за внимание

ОАО НПО «ЦНИИТМАШ» - Институт материаловедения г. Москва, 115088 ул. Шарикоподшипниковская, д.4 Tel: +7 (495) 675-8559 Fax: +7 (495) 675-8737

25

«Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового энергооборудования»
http://900igr.net/prezentacija/pedagogika/novye-zharoprochnye-stali-dlja-kotlov-i-paroprovodov-teplovogo-energooborudovanija-142025.html
cсылка на страницу

Без темы

2329 презентаций
Урок

Педагогика

135 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по педагогике > Без темы > Новые жаропрочные стали для котлов и паропроводов теплового энергооборудования