本发明涉及一种高强度材质的超超临界锅炉的集箱，属于锅炉
技术领域：
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背景技术：
：目前世界压力最大、温度最高、效率最高的锅炉，蒸汽温度为605-623℃，发电煤耗为256.16克每千瓦时，实现煤炭能源的高效利用，而随着我国节能减排的发展趋势，进一步提高锅炉机组参数成为必然要求，发展更高参数的630℃等级锅炉势在必行。630℃超超临界锅炉在高温受热面蒸汽出口集箱管接头温度将超过650℃，现有技术选用马氏体耐热钢材质的集箱管接头，由于马氏体耐热钢在此温度下使用面临抗蒸汽氧化性能不足难题，长期服役过程中会造成内壁氧化皮逐渐增厚导致管壁实际承压壁厚不足，无法满足在锅炉寿命期(30年)安全服役的要求，因此需要使用奥氏体不锈钢的集箱和管接头，在高温蒸汽集箱及蒸汽管道上选用马氏体耐热钢成本更低，且能够满足长期安全使用要求，如何连接奥氏体不锈钢小集箱与马氏体耐热钢大集箱成为难题，如采用大口径管焊接结构，其抗热疲劳性能差，无法适应630℃参数锅炉的过渡集箱调峰性能及机组负荷变化的需要。技术实现要素：本发明的目的是为了解决上述问题，进而提供一种超超临界机组锅炉的过渡集箱。本发明的技术方案：一种超超临界机组锅炉的过渡集箱包括第一小集箱管接头、高温受热面蒸汽出口小集箱、第二小集箱管接头、第一过渡集箱管接头、过渡集箱、第二过渡集箱管接头、大集箱管接头和末级再热器出口大集箱，所述的末级再热器出口大集箱、过渡集箱和高温受热面蒸汽出口小集箱自上至下依次布置，所述的高温受热面蒸汽出口小集箱本体下端均匀焊接有一组第一小集箱管接头，高温受热面蒸汽出口小集箱本体上端焊接有一组第二小集箱管接头，所述的过渡集箱本体下端焊接有一组第一过渡集箱管接头，所述的过渡集箱本体上端焊接有第二过渡集箱管接头，所述的末级再热器出口大集箱下端焊接有大集箱管接头，所述的末级再热器出口大集箱下端的大集箱管接头与过渡集箱本体上端的第二过渡集箱管接头连通，所述的过渡集箱本体下端的第一过渡集箱管接头与高温受热面蒸汽出口小集箱本体上端的第二小集箱管接头连通，所述的高温受热面蒸汽出口小集箱本体下端的第一小集箱管接头与锅炉高温受热面管焊接所述的锅炉高温受热面为锅炉过热器和锅炉再热器。优选的：所述的第一小集箱管接头、高温受热面蒸汽出口小集箱和第二小集箱管接头均采用22Cr-25Ni合金材料，所述的22Cr-25Ni材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为22.0％，Ni含量为25.0％，所述的22Cr-25Ni材料的金相组织为奥氏体。优选的：所述的第一小集箱管接头、高温受热面蒸汽出口小集箱和第二小集箱管接头均采用TP347H合金材料，所述的TP347H材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为17.0～19.0％，Ni含量为9.0～13.0％，Nb含量为0.40～1.10％，所述的TP347H材料的金相组织为奥氏体。优选的：所述的第一小集箱管接头、高温受热面蒸汽出口小集箱和第二小集箱管接头均采用TP316H合金材料，所述的TP316H材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为16.0～18.0％，Ni含量为11.0～14.0％，Mo含量为2.0～3.0％，所述的TP316H材料的金相组织为奥氏体。优选的：所述的第一过渡集箱管接头、过渡集箱和第二过渡集箱管接头均采用9Cr3W3Co材料，9Cr3W3Co材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量约为9.0％，W含量为3.0％，Co含量为3％，所述的材料的9Cr3W3Co金相组织为回火马氏体。优选的：所述的第一过渡集箱管接头、过渡集箱和第二过渡集箱管接头均采用P92或T92材料，所述的P92或T92材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为8.50～9.50％，W含量为1.50～2.00％，Mo含量为0.30～0.60％，所述的材料的P92及T92金相组织为回火马氏体。优选的：所述的大集箱管接头7和末级再热器出口大集箱均采用9Cr3W3Co材料，所述的9Cr3W3Co材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量约为9.0％，W含量为3.0％，Co含量为3％，所述的材料的9Cr3W3Co金相组织为回火马氏体。优选的：所述的大集箱管接头和末级再热器出口大集箱均采用P92材料，所述的P92材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为8.50～9.50％，W含量为1.50～2.00％，Mo含量为0.30～0.60％，所述的材料的P92及T92金相组织为回火马氏体。优选的：所述的第一小集箱管接头、第二小集箱管接头和第一过渡集箱管接头的管口外径均小于108mm。优选的：所述的第二过渡集箱管接头6和大集箱管接头7的管口外径均大于108mm。本发明具有以下有益效果：1、本发明是一种超超临界机组锅炉的过渡集箱，其目的在于满足630℃参数先进超超临界机组锅炉奥氏体不锈钢集箱与马氏体耐热钢集箱的连接需要，并能够满足机组调峰以及负荷变化的要求，确保实现630℃参数机组锅炉的安全应用。2、由于高温受热面蒸汽出口集箱管接头的温度高(最高可达660℃)且偏差大，超过了马氏体耐热钢的使用温度上限650℃，所以在高温受热面蒸汽出口小集箱及其管接头采用奥氏体不锈钢，该类钢材的抗蒸汽氧化性能优异，可满足使用要求。通过小集箱的蒸汽混合作用，消除了蒸汽偏差，混合后的蒸汽温度可降至马氏体耐热钢的使用温度上限650℃以下，为降低成本和克服奥氏体不锈钢抗疲劳性能差无法作为厚壁部件的不足，在大集箱上采用成本较低的马氏体耐热钢P92或9Cr3W3Co材料。而奥氏体不锈钢小集箱与马氏体耐热钢大集箱由于材质差异，如两者之间连接管外径和壁厚较大，将造成异种钢焊缝处热应力较大；通过加入过渡集箱结构，使奥氏体不锈钢小集箱与马氏体耐热钢过渡集箱通过小口径管连接，可有效降低焊缝处的热应力，保证异种钢焊缝长期运行安全。3、采用本发明，成功发挥了奥氏体不锈钢和马氏体耐热钢的各自优势，弥补了各自不足，避免在630℃参数锅炉集箱上使用抗蒸汽氧化性能和强度更好但价格及其昂贵的镍基合金，有效降低了生产制造成本。附图说明图1是一种630℃先进超超临界锅炉的集箱结构布置图；图中1-第一小集箱管接头，2-高温受热面蒸汽出口小集箱，3-第二小集箱管接头，4-第一过渡集箱管接头，5-过渡集箱，6-第二过渡集箱管接头，7-大集箱管接头，8-末级再热器出口大集箱。具体实施方式具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱包括第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2、第二小集箱管接头3、第一过渡集箱管接头4、过渡集箱5、第二过渡集箱管接头6、大集箱管接头7和末级再热器出口大集箱8，所述的末级再热器出口大集箱8、过渡集箱5和高温受热面蒸汽出口小集箱2自上至下依次布置，所述的高温受热面蒸汽出口小集箱2本体下端均匀焊接有一组第一小集箱管接头1，高温受热面蒸汽出口小集箱2本体上端焊接有一组第二小集箱管接头3，所述的过渡集箱5本体下端焊接有一组第一过渡集箱管接头4，所述的过渡集箱5本体上端焊接有第二过渡集箱管接头6，所述的末级再热器出口大集箱8下端焊接有大集箱管接头7，所述的末级再热器出口大集箱8下端的大集箱管接头7与过渡集箱5本体上端的第二过渡集箱管接头6连通，所述的过渡集箱5本体下端的第一过渡集箱管接头4与高温受热面蒸汽出口小集箱2本体上端的第二小集箱管接头3连通，所述的高温受热面蒸汽出口小集箱2本体下端的第一小集箱管接头1与锅炉高温受热面管焊接所述的锅炉高温受热面为锅炉过热器和锅炉再热器。如此设置，在通过小集箱的蒸汽混合作用，消除了蒸汽偏差，混合后的蒸汽温度可降至马氏体耐热钢的使用温度上限650℃以下，为降低成本和克服奥氏体不锈钢抗疲劳性能差无法作为厚壁部件的不足，在大集箱上采用成本较低的马氏体耐热钢P92或9Cr3W3Co材料，而奥氏体不锈钢小集箱与马氏体耐热钢大集箱由于材质差异，如两者之间连接管外径和壁厚较大，将造成异种钢焊缝处热应力较大；通过加入过渡集箱结构，使TP316H小集箱与马氏体耐热钢过渡集箱通过小口径管连接，可有效降低焊缝处的热应力，保证异种钢焊缝长期运行安全。具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2和第二小集箱管接头3均采用22Cr-25Ni合金材料，所述的22Cr-25Ni材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为22.0％，Ni含量为25.0％，所述的22Cr-25Ni材料的金相组织为奥氏体。如此设置，本发明用22Cr-25N代替传统成熟的HR3C材料制造第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2和第二小集箱管接头3，制造后的第一小集箱管接头1能够与受热面管屏加工性能相匹配，且同时高强度的22Cr-25Ni材料既能有效的减少壁厚，又能满足新型材料受热面在超650℃蒸汽参数下安全可靠地运行。具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2和第二小集箱管接头3均采用TP347H合金材料，所述的TP347H材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为17.0～19.0％，Ni含量为9.0～13.0％，Nb含量为0.40～1.10％，所述的TP347H材料的金相组织为奥氏体。如此设置，TP347H属于高碳含铌Cr-Ni奥氏体不锈钢，由于含稳定化元素Nb，其耐晶间腐蚀和耐硫酸晶间应力腐蚀性能良好，在酸、碱、盐等腐蚀介质中其耐蚀行与含Ti的18-8奥氏体不锈钢相近，将其用于过渡集箱的小集箱中能够解决在650℃下高温受热面蒸汽出口集箱管接头抗蒸汽氧化性能不足难题；同时，TP347H材料中：Cr是用于确保耐氧化性、耐水蒸气氧化性、耐高温腐蚀性等的重要的元素，并且有助于形成Cr系碳化物、提高蠕变强度、增加钢的淬透性，为了满足集箱本体1材料需要耐受更高温度以及更大压力的要求，必须含有17％～19％的Cr；另外，Cr的含量越多耐腐蚀性越优异，但是在Cr的含量大于30％时，奥氏体组织变得不稳定从而易于生成σ相等的金属互化物、α-Cr相，因此，产生韧性、高温强度变差，因而，将Cr的含量设为17％～19％。另外，更优选Cr的含量为17％；铌Nb有利于通过使碳化物沉淀而提高蠕变破裂强度，同时可起到弥散析出碳化物抑制M23C6在晶界偏析，有助于提高晶间腐蚀性能。然而，过量的铌会降低焊接性和加工性。基于这些考虑，铌含量限制在0.40％～1.10％；Ni含量为9.0～13.0％，镍具有耐腐蚀性，是为确保稳定的奥氏体组织而必须的元素。TP347H材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为17.0～19.0％，Ni含量为9.0～13.0％，Nb含量为0.40～1.10％，TP347H材料中Cr、Ni和Nb的组合能够确保耐氧化性、耐水蒸气氧化性、耐高温腐蚀性，稳定性强的合金材料，第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2和第二小集箱管接头3采用这种材料能够确保受热面蒸汽出口集箱管接头温度超过650℃时，出口集箱抗蒸汽氧化性能稳定，使用寿命提高。具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2和第二小集箱管接头3均采用TP316H合金材料，所述的TP316H材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为16.0～18.0％，Ni含量为11.0～14.0％，Mo含量为2.0～3.0％，所述的TP316H材料的金相组织为奥氏体。如此设置，TP316H材料具有耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质，具有不锈性；TP316H材料中Mo具有高温强度好、硬度高、密度大、抗腐蚀能力强、热膨胀系数小、具有良好的导热等特性，第一小集箱管接头1、高温受热面蒸汽出口小集箱2和第二小集箱管接头3采用这种材料能够确保受热面蒸汽出口集箱管接头温度超过650℃时，出口集箱抗蒸汽氧化性能稳定，使用寿命提高。具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第一过渡集箱管接头4、过渡集箱5和第二过渡集箱管接头6均采用9Cr3W3Co材料，9Cr3W3Co材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量约为9.0％，W含量为3.0％，Co含量为3％，所述的材料的9Cr3W3Co金相组织为回火马氏体。如此设置，9Cr3W3Co材料在650℃下，其最大许用应力如下表：温度650℃9Cr3W3Co＞50Mpa在650℃下锅炉过渡集箱采用9Cr3W3Co材料，许用应力大于50Mpa，过渡集箱采用这种材料，其强度、载荷、环境情况是符合安全性要求的。过渡集箱的主要作用是通过与大集箱选择同种材质，实现与大集箱接管同种钢焊接，而通过小口径管与小集箱管接头实现异种钢连接，可有效降低异种钢焊缝的热应力水平，提高异种钢焊缝的抗热疲劳性能。采用9Cr3W3Co材料作为本发明的过渡集箱完全满足大口径管和小口径管内壁抗高温蒸汽氧化的要求。具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第一过渡集箱管接头4、过渡集箱5和第二过渡集箱管接头6均采用P92或T92材料，所述的P92或T92材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为8.50～9.50％，W含量为1.50～2.00％，Mo含量为0.30～0.60％，所述的材料的P92及T92金相组织为回火马氏体。Cr是用于确保耐氧化性、耐水蒸气氧化性、耐高温腐蚀性等的重要的元素，并且有助于形成Cr系碳化物、提高蠕变强度、增加钢的淬透性，为了满足集箱本体1材料需要耐受更高温度以及更大压力的要求，必须含有7％～10％的Cr；另外，Cr的含量越多耐腐蚀性越优异，但是在Cr的含量大于30％时，奥氏体组织变得不稳定从而易于生成σ相等的金属互化物、α-Cr相，因此，产生韧性、高温强度变差，因而，将Cr的含量设为8.50～9.50％。另外，更优选Cr的含量为9％；W是对淬硬性和回火软化抗力的提高有效的元素，并且是在钢中作为碳化物析出的元素，在本发明中，特别是为了提高回火软化抗力而添加1.50～2.00％的W，优选的W的含量为3％。Mo为铁素体形成元素，不利于防止焊缝形成δ-铁素体，但它们是T/P92钢中最重要的固溶强化元素，并且能提高碳化物的稳定性而起到间接强化作用。为保证焊缝的高温蠕变强度，本发明的Mo含量范围为0.3-0.6％。具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的大集箱管接头7和末级再热器出口大集箱8均采用9Cr3W3Co材料，所述的9Cr3W3Co材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量约为9.0％，W含量为3.0％，Co含量为3％，所述的材料的9Cr3W3Co金相组织为回火马氏体。如此设置，采用9Cr3W3Co材料作为本发明的过渡集箱完全满足大口径管和小口径管内壁抗高温蒸汽氧化的要求。具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的大集箱管接头7和末级再热器出口大集箱8均采用P92材料，所述的P92材料中主体成分为铁，合金成分中Cr含量为8.50～9.50％，W含量为1.50～2.00％，Mo含量为0.30～0.60％，所述的材料的P92及T92金相组织为回火马氏体。具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第一小集箱管接头1、第二小集箱管接头3和第一过渡集箱管接头4的管口外径均小于108mm。具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的一种超超临界机组锅炉的过渡集箱所述的第二过渡集箱管接头6和大集箱管接头7的管口外径均大于108mm。本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。当前第1页1 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