Φ45*7.5、Φ50.8*10.8、Φ70*8SA-213TP347HFG无缝钢管
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1 简介
TP347HFG是与TP347H成分相同、而加工制造、处理工艺不同的铬镍铌奥氏体不锈钢。日本住友是针对TP347H存在的两个问题(一是TP347H的烟汽侧在热循环作用下会产生氧化层剥落、进而在弯管处产生阻塞导致过热和失效;二是剥落的氧化物会被带入汽轮机,使汽轮机产生严重的侵蚀)进行了改进:利用微细的铌碳化物(NbC)的溶解和沉淀机理,采用新的、较高的固溶处理温度的热处理工艺使得TP347H的晶粒大大地细化。室温、高温力学性能与TP347H基本相同。由于该钢是用铌稳定的奥氏体钢,且晶粒明显细化,持久强度比ASME规范的规定值高约20%,焊接性能、疲劳性能大大优于常规的TP347H钢管,且具有较好的抗晶间腐蚀性能、良好的组织稳定性和更优异的抗氧化及剥离性能,此外还具有良好的弯管性能;其综合性能明显优于TP347H。高温耐蚀性在18-8不锈钢中是。近年该钢已经由ASME code case 2159批准确认,列入ASME SA213,定名为TP347HFG。
2 用途
TP347HFG钢管与TP347H一样,主要用于制造超(超)临界压力参数的大型发电锅炉的高温过热器、高温再热器、屏式过热器的高温段以及各种耐高温高压的管件等;但对于承压部件,其工作温度应可更高;由于其综合性能大大优于TP347H,将来应能得到广泛应用。该钢1989年就用于日本(Chubu Electric Power Co.'s Kawagoe Power Staion的1、2号台700MW、22.7MPa、566/566/566℃的超超临界锅炉的过热器和再热器材料。
3 技术要求及试验数据
3.1 化学成分(%)
规范 | C | Mn | Si | P | S | Cr | Ni |
ASME code case 2159 | 0.06-0.10 | ≤2.00 | ≤0.75 | ≤0.040 | ≤0.030 | 17-20.0 | 9.0-13.00 |
注1:铌和钽含量之和不应少于碳含量的8倍,且不大于1.0%
3.2 金相组织
TP347HFG钢管的供货状态为固溶处理。需经三道工序:一是初始固溶处理(此固溶处理温度要比最终固溶处理温度高50℃);之后冷加工;三是在不低于1180℃温度下进行最终固溶处理。三道工序后,金相组织应为单一的过饱和奥氏体组织,晶粒度应为7-10级。
3.3 力学性能
室温力学性能
规范 | 拉伸性能(纵向) | 硬度HRB(HB) | ||
σs(MPa) | σb(MPa) | δ(%) | ||
ASME code case 2159 | ≥205 | ≥550 | ≥35 | ≤90(192) |
注1: ASME试样,标距50mm(对纵条试验壁厚小于8mm,每减小0.8mm时,从基本最小伸长率可减小的百分值为1.5%)。
3.4 持久强度σ(MPa)
规范 | 600℃ | 621℃ | 640℃ | 650℃ | 677℃ | 700℃ | 732℃ |
ASME code case 2159 | 131.1 | 129.5 | 109.3 | 98 | 75.1 | 58.4 | 41 |
3.5 许用应力σ(MPa)
温度℃ | 525 | 550 | 575 | 600 | 625 | 650 | 675 | 700 | 732 |
ASME code case 2159 | 90.7 | 89.9 | 89.1 | 87.8 | 83.9 | 66.2 | 51.5 | 39.1 | 27.5 |
3.6 抗氧化性及抗腐蚀性能
细晶粒的该钢在650、700℃蒸汽抗氧化试验表明:其蒸汽抗氧化性大大优于常规的TP347H钢管,且晶粒越小,抗氧化性越好;相同条件下的氧化腐蚀深度约为后者的一半。
该钢在煤灰环境(温度650℃,气氛为1%的SO2+5%的O2+15%的CO2+balN2)条件下,以合成灰(1.5mol的K2SO4+1.5mol的Na2SO4+1.0mol的Fe2O3))的高温耐腐蚀抗力试验结果证实:其高温耐腐蚀抗力等于或优于常规的TP347H钢管,且晶粒越小,高温耐腐蚀抗力越好。
4 工艺资料
4.1 热处理
TP347HFG钢管的供货状态为固溶处理。需经三道工序:一是初始固溶处理(此固溶处理温度要比最终固溶处理温度高50℃);之后冷加工;三是在不低于1180℃温度下进行最终固溶处理。
4.2 焊接
由于该钢晶粒细化,其焊接性能优于常规的TP347H。热裂敏感性试验证实:与常规的TP347H相比,其发生的开裂少、开裂的可能性小得多。
4.2.1 同种钢焊接
可采用手工、自动和半自动的气体保护钨极电弧焊(GTAW)或药皮焊条电弧焊(SMAW);对GTAW,相应的焊材(填充金属)为TASETO TG347(由Nippon oil & Fats Co., Ltd制造提供)或ER347(AWS); 对SMAW,相应的焊材(填充金属)为TASETO RNY347或E347(AWS)。施焊时,控制层间温度不超过150℃。焊后可采用1170-1200℃、15-30分钟的焊后热处理,但若能对焊接热影响区的氯离子侵蚀问题采取适当的保护措施,则可不进行焊后热处理 。
4.2.2 异种钢焊接
A)与T91,填充材料ERNiCr-3、不预热/层温(250℃)和焊后热处理(700-730℃);
B)与T22,焊接材料ERNiCr-3、不预热/层温(250℃)和焊后热处理(700-730℃)或不用焊后热处理。
4.3 弯管
4.3.1 冷弯
该钢冷变形后对持久强度有影响。故对弯心半径不大于2.5DR的弯曲变形(或虽弯曲半径达到10DR,但若产生较大的残余拉伸应力)后,所有管子均应进行弯后固溶处理,工艺与焊后热处理相同;如果不能对氯离子侵蚀问题采取适当的保护措施,则所有弯管均要进行处理 。
4.3.2 热弯
除非热加工温度控制在1170-1200℃,否则须进行重新固溶处理,以恢复其正常的持久强度性能。