專供鍋爐、石化用高壓無縫鋼管
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天津國威鋼鐵貿(mào)易有限公司
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對于超超臨界機(jī)組的需求TP347HFG鋼無縫鋼管不同于傳統(tǒng)TP347H,對于傳統(tǒng)的TP347H而言，其成材工藝一般采用熱軋穿孔后進(jìn)行軋制變形再固溶處理即可，最終其晶粒度在4~7級晶粒大小。與之不同的是TP347HFG鋼無縫鋼管采用了1250℃以上軟化后再進(jìn)行二次固溶處理的熱處理機(jī)制，生產(chǎn)工藝將高溫軟化溫度保持1250℃以上，由于在熱軋穿孔過程中會產(chǎn)生粗大的鈮碳氮化物，采用高溫軟化工藝可以將Nb（C/N）進(jìn)一步固溶到基體中；高溫軟化后的鋼管進(jìn)行軋制變形獲得所需規(guī)格產(chǎn)品的同時使得晶粒得到細(xì)化，最后為獲得理想的晶粒我們需要進(jìn)行二次固溶處理，可以使晶粒回復(fù)到7~10級晶粒大小，二次固溶不僅可以將M23C6充分固溶于基體中，而且可以使一次固溶處理時被固溶的Nb，將會以Nb（C/N）相的形式再次析出，Nb碳氮化物的存在不僅可以釘軋晶界又可以細(xì)化晶粒，Nb的大量析出一定程度上可以達(dá)到固C的作用，從而抑制M23C6析出，進(jìn)而提高TP347HFG鋼抗晶間腐蝕性能。
1 簡介
TP347HFG是與TP347H成分相同、而加工制造、處理工藝不同的鉻鎳鈮奧氏體不銹鋼。日本住友是針對TP347H存在的兩個問題（一是TP347H的煙汽側(cè)在熱循環(huán)作用下會產(chǎn)生氧化層剝落、進(jìn)而在彎管處產(chǎn)生阻塞導(dǎo)致過熱和失效；二是剝落的氧化物會被帶入汽輪機(jī)，使汽輪機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的侵蝕）進(jìn)行了改進(jìn)：利用微細(xì)的鈮碳化物（NbC）的溶解和沉淀機(jī)理，采用新的、較高的固溶處理溫度的熱處理工藝使得TP347H的晶粒大大地細(xì)化。室溫、高溫力學(xué)性能與TP347H基本相同。由于該鋼是用鈮穩(wěn)定的奧氏體鋼，且晶粒明顯細(xì)化，持久強(qiáng)度比ASME規(guī)范的規(guī)定值高約20%，焊接性能、疲勞性能大大優(yōu)于常規(guī)的TP347H鋼管，且具有較好的抗晶間腐蝕性能、良好的組織穩(wěn)定性和更優(yōu)異的抗氧化及剝離性能，此外還具有良好的彎管性能；其綜合性能明顯優(yōu)于TP347H。高溫耐蝕性在18-8不銹鋼中是最好的。近年該鋼已經(jīng)由ASME code case 2159批準(zhǔn)確認(rèn)，列入ASME SA213，定名為TP347HFG。
2 用途
TP347HFG鋼管與TP347H一樣，主要用于制造超（超）臨界壓力參數(shù)的大型發(fā)電鍋爐的高溫過熱器、高溫再熱器、屏式過熱器的高溫段以及各種耐高溫高壓的管件等；但對于承壓部件，其最高工作溫度應(yīng)可更高；由于其綜合性能大大優(yōu)于TP347H，將來應(yīng)能得到廣泛應(yīng)用。該鋼1989年就用于日本（Chubu Electric Power Co.'s Kawagoe Power Staion的1、2號第一臺700MW、22.7MPa、566/566/566℃的超超臨界鍋爐的過熱器和再熱器材料。
3 技術(shù)要求及試驗(yàn)數(shù)據(jù)
3.1 化學(xué)成分（%）
規(guī)范 | C | Mn | Si | P | S | Cr | Nb |
ASME SA-213/SA-213M-2021 | 0.06-0.10 | ≤2.00 | ≤0.75 | ≤0.030 | ≤0.015 | 17-19.0 | ≥8*C-1.10 |
規(guī)范 | Ni | ||||||
ASME SA-213/SA-213M-2021 | 10.5-13.00 |
注1：鈮和鉭含量之和不應(yīng)少于碳含量的8倍，且不大于1.0%
3.2 金相組織
TP347HFG鋼管的供貨狀態(tài)為固溶處理。需經(jīng)三道工序：一是初始固溶處理（此固溶處理溫度要比最終固溶處理溫度高50℃）；之后冷加工；三是在不低于1180℃溫度下進(jìn)行最終固溶處理。三道工序后，金相組織應(yīng)為單一的過飽和奧氏體組織，晶粒度應(yīng)為7-10級。
3.3 力學(xué)性能
室溫力學(xué)性能
規(guī)范 | 拉伸性能（縱向） | 硬度HRB（HB） | ||
σs(MPa) | σb(MPa) | δ(%) | ||
ASME code case 2159 | ≥205 | ≥550 | ≥35 | ≤90（192） |
注1： ASME試樣，標(biāo)距50mm（對縱條試驗(yàn)壁厚小于8mm，每減小0.8mm時，從基本最小伸長率可減小的百分值為1.5%）。
3.4 持久強(qiáng)度σ
（MPa）
規(guī)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 許用應(yīng)力σ（MPa）
溫度℃ | 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 抗氧化性及抗腐蝕性能
細(xì)晶粒的該鋼在650、700℃蒸汽抗氧化試驗(yàn)表明：其蒸汽抗氧化性大大優(yōu)于常規(guī)的TP347H鋼管，且晶粒越小，抗氧化性越好；相同條件下的氧化腐蝕深度約為后者的一半。
該鋼在煤灰環(huán)境（溫度650℃，氣氛為1%的SO2+5%的O2+15%的CO2+balN2）條件下，以合成灰（1.5mol的K2SO4+1.5mol的Na2SO4+1.0mol的Fe2O3））的高溫耐腐蝕抗力試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)：其高溫耐腐蝕抗力等于或優(yōu)于常規(guī)的TP347H鋼管，且晶粒越小，高溫耐腐蝕抗力越好。
4 工藝資料
4.1 熱處理
TP347HFG鋼管的供貨狀態(tài)為固溶處理。需經(jīng)三道工序：一是初始固溶處理（此固溶處理溫度要比最終固溶處理溫度高50℃）；之后冷加工；三是在不低于1180℃溫度下進(jìn)行最終固溶處理。
4.2 焊接
由于該鋼晶粒細(xì)化，其焊接性能優(yōu)于常規(guī)的TP347H。熱裂敏感性試驗(yàn)證實(shí)：與常規(guī)的TP347H相比，其發(fā)生的開裂少、開裂的可能性小得多。
4.2.1 同種鋼焊接
可采用手工、自動和半自動的氣體保護(hù)鎢極電弧焊（GTAW）或藥皮焊條電弧焊（SMAW）；對GTAW，相應(yīng)的焊材（填充金屬）為TASETO TG347（由Nippon oil & Fats Co., Ltd制造提供）或ER347（AWS）； 對SMAW，相應(yīng)的焊材（填充金屬）為TASETO RNY347或E347（AWS）。施焊時，控制層間溫度不超過150℃。焊后可采用1170-1200℃、15-30分鐘的焊后熱處理，但若能對焊接熱影響區(qū)的氯離子侵蝕問題采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，則可不進(jìn)行焊后熱處理 。
4.2.2 異種鋼焊接
A）與T91，填充材料ERNiCr-3、不預(yù)熱/層溫（最低250℃）和焊后熱處理（700-730℃）；
B）與T22，焊接材料ERNiCr-3、不預(yù)熱/層溫（最低250℃）和焊后熱處理（700-730℃）或不用焊后熱處理。
4.3 彎管
4.3.1 冷彎
該鋼冷變形后對持久強(qiáng)度有影響。故對彎心半徑不大于2.5DR的彎曲變形（或雖彎曲半徑達(dá)到10DR，但若產(chǎn)生較大的殘余拉伸應(yīng)力）后，所有管子均應(yīng)進(jìn)行彎后固溶處理，工藝與焊后熱處理相同；如果不能對氯離子侵蝕問題采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，則所有彎管均要進(jìn)行處理 。
4.3.2 熱彎
除非熱加工溫度控制在1170-1200℃，否則須進(jìn)行重新固溶處理，以恢復(fù)其正常的持久強(qiáng)度性能。