上海超超臨界機組關鍵材料技術研究獲重大突破

2020-12-03 科學技術部

    近日，上海連續刷新高溫紀錄，這是對申城用電負荷的嚴峻考驗，發電機組幾乎都是滿負荷運轉。超超臨界火電機組以其高效運行、節能減排的優越性，成為火電裝備的主流。能否提供在高溫等苛刻環境下運行的特種金屬材料，成為超超臨界火電機組推廣應用的關鍵因素。2008年7月9日，「電站裝備用特種材料研究與開發」項目通過了上海市科委組織的專家驗收，標誌著上海超超臨界機組關鍵材料技術研究取得重大突破。

    美國於上世紀60年代初完成世界上第一臺超超臨界火電機組的設計和製造，但運行後由於鍋爐耐高溫材料不適而頻繁停機，被迫降低參數運行，後來經過20餘年努力，用材體系不斷完善，掌握了大型鑄鍛件製造技術，超超臨界火電機組才得以推廣應用。我國此類機組的關鍵大型部件，如汽輪機轉子、葉片、鍋爐管等，長期依賴進口且供貨得不到保障，已成為制約現代重大裝備製造業發展的瓶頸，儘早攻克電站關鍵用材和大型鑄鍛件製造技術已成為國家和上海中長期科學技術發展規劃綱要的重要內容。
於是，上海市科委組織專家開展上海現代裝備用關鍵材料技術現狀與發展方向的調研。在此基礎上，2005年將「電站裝備用特種材料研究與開發」列入市科委重大科技攻關項目，由上海發電設備成套設計研究院牽頭，組織多家單位開展科技攻關，取得了一系列成果。

    由上海重型機器廠有限公司等負責的高中壓缸體試製，形成了冶煉、鑄造、熱處理、焊補等成套生產工藝，產品已用於600MW汽輪機。高壓轉子的研製工作經歷了多次失敗，終於解決了低矽、低鋁的高合金鋼冶煉難題，開發了氮氣保護電渣重熔技術，成功試製出高壓轉子一根、在制產品轉子兩根。

    由寶山鋼鐵股份有限公司特殊鋼分公司負責，上海鍋爐廠有限公司參與開發的奧氏體不鏽鋼管，國產管的冶金質量已相當於進口材料的水平，在650℃的高溫下持久強度可達99MPa。

    由上海汽輪機有限公司等負責開發的葉片和螺栓用高溫高強度材料已實現產業化，年產約600噸。安裝有該部件的山東黃島和安徽宿縣等電廠發電機組已投入正常運行。由上海新閔重型鍛造有限公司等負責開發的汽輪發電機用高強度穿心螺杆材料，已成功用於1000MW級發電機。

    此次課題攻關與上海交通大學和上海大學等高校開展產學研合作，匯聚了上海科技和產業優勢，實現超超臨界火電機組關鍵部件國產化，開展關鍵製造工藝以及系統的材料性能評定研究，形成具有自主智慧財產權的成套熱加工製造技術。
（上海市科委）

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