蒸汽管道

三代先进压水堆核电站采用全新的安全和技术设计理念，主回路管道作为核电站第二道安全屏障，在结构设计和材料加工工艺进行了大量创新，这也对主回路管道的检查提出了极大的挑战。三代主回路管道主要包括主管道（MCL）、主蒸汽管道（VVP）和主给水管道（ARE），这些管道焊缝数量众多，且处于高剂量辐射环境中，部分焊缝位于40°或90°弯头位置，主回路管道内长期容纳着高温、高压、高流速以及放射性介质。上述工况可能会导致焊缝产生应力腐蚀裂纹、碰撞和减薄等管道降质情况对在役检查提出了较高的挑战。

630-650 ℃高效参数机组适用温度范围内可供选择的铁素体耐热钢，目前只有日本制铁株式会社的SAVE12AD和我国钢铁研究总院+宝武集团的G115。G115钢属于我国自主开发的新型马氏体耐热钢，在630-650 ℃范围内具有良好的组织稳定性能、优异的高温蠕变性能、较好的抗蒸汽氧化性能，在性能多项指标方面都略优于SAVE12AD，也是应用于该温度段大口径管、集箱等厚壁部件的最关键材料。但尚未有与其配套的焊接材料及相应的焊接工艺，这是制约G115钢工程实际应用的关键问题，也是卡脖子问题。国外由于技术封锁，相关的报道很少，必须依赖自主研发。高参数大容量机组可提高发电效率、降低煤耗，控制CO2排放、减少环境污染，现已成为国际上燃煤火电机组发展的主导方向，在700 ℃超超临界机组实现工程应用之前，国际上把重点建设集中在了630-650 ℃参数机组。国家能源局现已正式批复大唐集团郓城630 ℃超超临界二次再热机组示范项目。国家能源集团国华清远630 ℃超超临界二次再热机组项目建设已获广东省发改委核准，这也是到目前为止世界上最高火电参数机组应用工程。机组主蒸汽管道及高温集箱、锅炉管屏（高温段）将分别选用新型耐热钢G115和Sanicro25（C-HRA-5）。课题研究可解决配套的焊接材料及相应的焊接工艺问题，有利于推进35 MPa/615 ℃/630 ℃/630 ℃二次再热示范机组建设。项目针对630-650 ℃目前世界最高参数等级高效机组所选用的国产新型耐热钢G115无焊材、无工艺局面，开展了专用匹配焊接材料研发及相应的焊接工艺系列研究，研制了焊材体系，获取了各类工艺规范参数，完成了G115钢同/异种钢焊接工艺优选，填补了多项国内外空白。 项目研制的G115钢匹配焊接材料、提出的G115同/异种钢焊接工艺技术适用于9Cr-3W-3Co系马氏体耐热钢焊接，提高了焊接接头的可靠性。项目研究成果在哈尔滨锅炉厂有限责任公司、山东电力建设第三工程有限公司等单位成功应用，有助于推进630-650 ℃高效超超临界机组电站建设。

本项目是国内首次进行的百万机组火电厂汽机基座立柱与主厂房结构框架整体式汽轮发电机组弹簧隔振基础技术研究项目，研究课题依托于神华国华寿光电厂一期2×1000MW工程，对汽轮发电机组弹簧隔振基础的动力特性和联合厂房的抗震性能进行系统研究及工程应用。该项目成果可以有效隔离汽轮发电机组振动向厂房框架结构的传递，使汽机基础与厂房框架连接后不受振动干扰、同时地震后可以使基础台板位移大大减小，有效保护主蒸汽管道等连接部件不受破坏。汽机基础与主厂房结构连接成整体后，可以极大地提高厂房结构水平刚度，进而提高结构抗震能力。 首次将汽机弹簧隔振基础立柱与主厂房框架结构整体联合布置，给工艺专业管道布置提供了超大空间，基座顶台板的动力特性更加优良，同时提高了主厂房框架结构的抗震性能，节约了土建工程量，推动了行业内火电厂主厂房结构和弹簧基座联合应用技术的发展。技术成果在神华国华寿光电厂主厂房结构中得到成功应用，并且被其他电厂参考借鉴。

项目属于能源技术领域。超超临界（USC）机组因具有节能、环保、高效等优势，成为我国优化能源结构、实现节能减排战略目标的重要举措之一，目前我国已经投运的USC机组超过100台，成为中国火力发电的主力机组，也是世界上拥有USC机组数量最多的国家。然而高参数USC机组在我国应用历史较短，其能否稳定运行涉及多项关键技术，其关键技术之一是耐热钢服役过程中的组织性能变化、损伤评估和修复技术。P92钢是一种控轧控冷铁素体耐热钢，主要应用于USC机组主蒸汽管道和联箱，在我国机组中得到广泛应用。 项目成果已在USC机组P92钢管道金属监督和状态检修中得到了广泛应用，三年产生直接经济效益39527.4万元，实现了有效监督和机组高质量检修，大大提升了机组的健康水平，为国内同类机组监督和检修提供了可操作的依据，具有广阔的应用前景，给发电企业和社会带来显著的经济和社会效益。

超超临界燃煤发电机组的高温高压蒸汽阀门阀座修复工艺复杂、技术难度高、修复周期长。本项目通过研发在线修复设备，无需将密封面损坏的高温高压蒸汽阀门主体割离电站机组蒸汽管道，采用焊接机器人和现场数控切削装备，完成蒸汽阀门密封面在线切削、预热、焊接、检测的修复工艺，不仅节约了发电企业的设备和检修成本，缩短了检修工期，也为类似设备的检修提供了方法和途径。

我国的SC、USC机组中应用最广泛的是P92钢，P92钢相比其他铁素体合金钢具有更高的高温强度和蠕变性能，抗腐蚀性和抗氧化性能等同于其他9%Cr铁素体钢，抗热疲劳性能强于奥氏体不锈钢。正是因为P92钢这些优势，在未来SC、USC机组上将被大量采用。尽管P92钢开发出来已20多年，但在国外大规模应用业绩不是很多，在国内刚开始应用。焊接接头是影响机组运行安全的最薄弱环节，由于P92钢合金元素含量高,有较大的焊接难度，且目前P92钢焊接工艺不是很完善，特别是主蒸汽及再热热段管道等大壁厚管道中，焊接接头易出现焊接缺陷；而P92钢对于焊接接头缺陷修复要求非常高，“耐热钢在同一位置上的挖补次数不应超过两次”，因此，这对P92钢主蒸汽及再热热段管道含缺陷接头的修复工艺提出很大的要求。 相比传统火电机组，超（超）临界火电机组蒸汽管道与联箱用钢出现两大变化：一是高温区域广泛使用新型马氏体耐热钢如P91、P92钢等；二是合适温度区仍使用传统耐热钢如12Cr1MoVG、P22等，但由于超（超）临界机组蒸汽参数提高，传统耐热钢使用壁厚大大增加。本课题以厚壁12Cr1MoVG钢和P92钢为代表，研究超（超）临界机组蒸汽管道与联箱材料上述变化导致的新焊接关键技术问题。