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燃气轮机国产化替代将带来高温合金需求的大幅增长!

  燃气轮机是以连续流动的气体为介质带动叶轮高速旋转,将燃料的能量转变为有用 功的内燃式动力机械,是一种旋转叶轮式热力发动机。按其输出功率,燃气轮机可 以分为微型、轻型和重型,前两者通常由航空发动机改装,功率通常在 50MW 以内, 可用于工业发电、船舶动力、管道增压、坦克、分布式发电等;后者功率通常在 50MW 以上,主要用于陆地上固定的发电机组,如城市电网。

  高温合金是燃气轮机核心部件的重要材料。燃气轮机的核心部件是压气机、燃烧室 和燃气透平。燃气轮机主要用于地面发电机组和船舶动力领域,工作环境需要承受 高硫燃气和海水盐分的腐蚀,工作寿命要求达到 50000-100000 小时。涡轮盘在工作 时转数接近 10000 转/分钟,要求材料耐用温度达到 600°C 以上,因此设备部件材料必须使用具有耐高温、较高蠕变强度的高温合金材料,目前国内外主要采用镍基高温合金进行制造。

  燃气轮机技术水平是代表一个国家科技和工业整体实力的重要标志之一。燃气轮机是关系国家安全和国民经济发展的高技术核心装备,属于市场前景巨大的高技术产 业。正是基于燃气轮机在国防安全、能源安全和保持工业竞争能力领域的重大地位, 发达国家高度重视燃气轮机的发展,世界燃气轮机技术及其产业发展迅速,目前重 型燃气轮机主要由三菱重工(MHI)、通用电气(GE)、西门子(Siemens-WH)、阿 尔斯通(Alstom-ABB)等公司开发,轻型燃气轮机方面,世界主要航空发动机公司 罗尔斯·罗伊斯(RR)、通用电气(GE)、普拉特·惠特尼(P&W)等由航空发动 机改型研制了 3 代轻型燃气轮机。目前,我国燃气轮机领域主要的研制力量分别来自中国航发、船舶、机械等工业部门和科研院所。

  燃气轮机的国产化生产将进一步带来高温合金材料需求的大幅增长。中国燃气轮机工业按苏联模式建立,分属机械、航空、船舶等工业部门。我国在 1993 年引进乌克 兰 UGT-25000 燃气轮机后开始了国产化研究,研制出了国内首台拥有自主知识产权 的中等功率的燃气轮机 QC280,目前已完成第二阶段国产化工作,国产化率达到 98.10%。根据 2017 年 2 月 10 日中航动力公告,中航动力已收到陕西省发展和改革 委员会《关于 QC280/QD280 燃气轮机生产能力建设项目竣工验收的批复》, “QC280/QD280 燃气轮机生产能力建设项目”已通过竣工验收。这标志着我国国产舰船用燃气轮机已经完成国产化批产阶段,有望在我国未来大型护卫舰、大型驱逐舰和新型两栖登陆舰等水面舰艇上广泛引用。燃气轮机的国产化生产将进一步带来高温合金材料需求的大幅增长。

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