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宝钢不锈钢锅炉管的质量评定方案及结果

来源:至德钢业 日期:2020-03-09 23:47:06 人气:832

   六十年代以前,金属实际壁温超过580℃的不锈钢锅炉管均用奥氏体钢。由于我国研制出了新型的低合金耐热钢,所以,自六十年代初期就将计算金属壁温达到620℃左右的锅炉管用12Cr2MoWVTiB(钢102)和12Cr3MoVStTiB代替奥氏体钢。但长期应用表明,这两个钢用于金属实际壁温600℃以下更为恰当。我国高压、超高压乃至临界压力机组,都广泛应用了低合金耐热钢,这是我国耐热钢发展史上的一大业绩。同期,欧美国家研制并应用了12%Cr系列的钢,以替换部分奥氏体钢锅炉管.我国也曾应用过F12、F11类的12%Cr钢。考虑到锅炉运行过程中金属管壁的温度可能波动较大、钢的工艺性能、热强性能、耐腐蚀性能、以及经济性等因素,对我国生产大容量机组用钢来讲,金属壁温≤600℃的锅炉管可用我国自行研制的低合金耐热钢;金属壁温在590℃以上的管子也可用合金成分更高的耐热钢;在我国引进美国CE公司锅炉设计制造技术制造的300、600MW锅炉中,当金属壁温≥580℃时,选用的是奥氏体不锈钢管。


    80年代,美国CE公司与美国橡树岭国家实验室联合开发成功T91钢。该钢是在T9(9Cr-1Mo)钢的基础上,添加V,Nb、N等元素而成的新型马氏体耐热钢。该钢可用于制造金属壁温<650℃的高压锅炉再热器、过热器等受热面管,和金属壁温≤600℃的锅炉集箱、蒸汽导管等。从1984年起,美、法等国家就广泛用T91钢取代奥氏体钢TP304H,用以制造压力容器、核反应堆及锅炉产品.1987年我国从日本进口了T91锅炉钢管。“八五一期间,开始对其进行消化性的科学研究。试验得知;T91钢具有高的热强性,其600℃时的热强性是T9钢的三倍,在625℃时,与TP304H钢相当;良好的持久塑性;与奥氏体钢焊接接头没有早期失效敏感眭;此外还具有良好的抗氧化性和抗腐蚀性。T91钢这些特性正适合应用在600--650℃区间,成为我国制造大容量锅炉替代TP304H、TP347H的优选钢种。1995年该钢以吖lOCr9MoIVNb什牌号纳入GB5310高压锅炉管标准中。


    ASME SA-213 T91是美国ASME钢号,在GB5310标准中与此相对应的牌号为lOCr9Mo1VNb。为便于该钢的国产化,此次评定将结合ASME SA-213 T91及GB5310标准共同进行。本课题研究的内容是宝钢T91锅炉管道性能评定,重点在于了解T91锅炉管的有关组织结构和性能。目的是为了准确评价宝钢T91锅炉管的质量,确认该钢管适合于制造大容量电站锅炉。本课题的研究对象是宝钢根据GB5310-1995标准及ASME SA-213标准要求研制开发的宝钢T91高压锅炉管。


    化学成分决定钢的力学性能,标准只是给出了一个大概的成分范围,要想取得最佳的性能配合,就需要对成分进行优化和控制。宝钢T91钢化学成分设计,是经过宝钢试验研究的实践,对国外生产厂家实物质量的调研分析以及借鉴国内厂家试制和评定的结果,宝钢最终对制约性能的关键元素提出了控制要求,取得了良好的效果.


    T91钢的室温性能规定了强度的下限值和硬度的上限值,说明过高的硬度将不利于钢管的加工性能。T91钢是在9Crl/lo钢的基础上添加V Nb N合金元素,形成hrIC相沉淀强化,大大提高热强性996的Cr含量在提高抗氧化性的同时也通过固溶强化提高铁素体的强度和硬度.因此,为了把硬度(HB)控制在≤225,Cr含量应控制在9%以下。


    T91钢中Al Ni等残余元素含量过高,可造成弥散相Nb Y(C N)分布不均匀和体积份额的降低,从而引起蠕变断裂强度的降低,另外,硫(S)是引起原晶界弱化的主要杂质元素,是导致T91钢蠕变脆化的主要原因;同时,试验研究还表明,在T91钢中,随V含量的增加持久强度将下降。因此,宝钢在制定T91钢内控化学成分时,吸取了以往国内厂家研制的经验和教训.在ASME SA--213 T91标准和GB5310-1995标准的基础上,又对国外所生产的50炉T91钢化学成分进行了分析和比较,并根据宝钢的实际冶炼条件确定了宝钢T91钢化学成分,由于宝钢T91钢实施了严格的化学成分控制,宝钢T91钢在625℃10万h的持久强度可达71. 8MPa完全满足ASNtE SA-213标准与GB5310-1995标准68. 5MPa的要求.依据原电力部DL 438-2000《火力发电厂金属技术监督规程》的有关规程,对不锈钢锅炉管的质材及其焊缝进行试验。评定研究工作主要目的:一是评定该钢能否达到标准;二是为国内主要用户了解、掌握,以至为应用该钢提供方便条件。



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