摘 要：本文概述了目前世界各国正在进行的700℃参数超超临界火电机组锅炉合金的进展，用于700℃壁温大口径管和用于750℃小口径管的特点和性能，选材的取舍和难点。

前言

目前我国一次能源结构中煤炭占主导地位，是世界上最大的煤炭生产国和消费国，这种结构今后几十年不会有大的变化，2010年我国消费原煤31.8亿吨，其中火电用煤超过50%。预计2020年全国发电装机容量将由现在约9.5亿千瓦发展到17亿千瓦，煤电装机容量超过10亿千瓦。我国已经承诺2020年单位GDP的二氧化碳排放比2005年下降40～45%，因此，火电机组提高参数以提高热效率、降低气体排放量是关键问题。2010年7月国家能源局就决定启动700℃先进超超临界火力发电机组的研制。

欧洲于1998年1月启动“AD700”计划，目标是建立37.5MPa/705℃/700℃(1998-2014)示范电站，机组热效率超过50%。美国的目标是开发37.9MPa/732℃/760℃(2001-2015)机组，热效率超过50%。日本于2008年8月启动A-USC(先进的超超临界压力发电)项目，35MPa/700℃/720℃，热效率48～50%(2008-2015)。

蒸汽参数与电厂热效率、发电煤耗的关系列于表1。

表1 蒸汽参数与电厂热效率、发电煤耗

我国火电机组经历了20年的国产化过程，已经成熟地生产600℃参数的超超临界机组，并大量投入运行。20年来机组设计水平极大提高，制造能力很强，钢厂的设备先进，工艺稳定，技术水平一流，为开发700℃机组奠定了基础。

1. 700℃壁温锅炉合金的进展

世界各主要国家都对700℃使用的锅炉合金开展了大量的研究，欧洲重点开展了Inconel 617和Nimonic 263合金的研制，美国开展了Inconel 617、Haynes 230和Inconel 740H合金的研制，日本开展了HR6W、SAVE25、HR35、18-30-3、Inconel 617、Haynes 230、Nimonic 263合金的研制，瑞典开展了Sanicro 25合金的研制。我国也已开展研制，中科院沈阳金属研究所研制GH2984合金，钢铁研究总院研制G110合金。

700℃使用合金的主要成分列于表2,使用合金700℃的持久强度列于表3。

Inconel 617是原国际镍合金公司(INCO Alloys International)在上世纪70年代开发的固溶强化的高温合金，合金中添加了Al和Ti形成少量的γ""相(约4～5%)析出强化，在时效态合金中还有少量M6C相和Ni2(Cr、Mo)相，没有发现σ相和μ相。已纳入ASME Code Case 1956。德国蒂森克虏伯的VDM公司进行成分优化发展了CCA 617。在欧洲AD700示范电站已选为700℃使用的主蒸汽管道用材。

表2 700℃使用合金的主要成分(wt%)

Inconel 740是美国特殊金属公司(SMC，Huntington)于2001年开发的高温合金，主要依靠γ""相析出强化，γ’相约占10%~15%，时效态还有少量MC和M23C6碳化物，晶界上有G相析出，750~760℃长时时效态有较多的η相析出。经过成分优化研究开发出Inconel 740H，消除了G相和η相，保证了高温长时组织稳定。美国公司已经生产出大口径合金管，持久强度试验已超过2万小时，并推荐主蒸汽管道等大口径管用Inconel 740H合金。由于Inconel 740H合金的持久强度很高，可以使管壁减薄，降低成本，目前有争议的是Inconel 740H合金高温长时时效态的室温冲击韧性较低，是否满足大口径厚壁管的应用。

Nimonic 263是英国Rolls-Royce公司于1971年开发的高温合金，加入6% Mo主要起固溶强化作用，加入Ti和Al析出约6%的γ’相形成析出强化，高温时效态有少量MC和M23C6碳化物，有少量η相存在。由于持久强度高，700℃使用的大口径管可以减壁厚。

Haynes 230是美国哈氏合金公司(Haynes International)开发的固溶强化高温合金，并已纳入ASME Code Case 2063。高温时效态有M23C6碳化物，没有σ相，μ相析出，组织稳定。