宏盛特钢TP347H不锈钢管工艺及性能试验研究

2020-03-19 23:47:04

  浙江宏盛特钢有限公司主要针对超临界参数火电机组锅炉用TP347H不锈钢管的使用要求,从钢管冷变形量和固溶处理工艺着手,对不锈钢管的不同固溶处理工艺的力学性能、晶粒度进行了分析和讨论,从而开发出合理的固溶处理工艺,以提高超临界发电机组锅炉用钢的综合性能。近年来,随着全国电力需求量的剧增和对节能环保要求的进一步提高,发展大容量、高效率、超(超)临界参数火电机组是当前的主流趋势。目前,国际上通常定义超(超)临界机组锅炉的主蒸汽压力在24.1~31MPa,主蒸汽温度/再热蒸汽温度在580 ~600℃和580~610℃。将来,超(超)临界机组锅炉将朝着更高的蒸汽压力和蒸汽温度方向发展,这对锅炉材料的耐高温腐蚀和高温氧化性能提出了更高的要求。TP347H奥氏体耐热钢由于具有良好的抗高温氧化性能、蠕变性能、抗晶间腐蚀性能,而且焊接及冷热加工性能优刚引。目前,TP347H已被广泛地应用到电厂的维修及国内超临界大容量电站锅炉的制造。宏盛特钢将从TP347H不锈钢管冷变形量及固溶处理工艺着手,制定一种更为合理的冷加工和固溶处理工艺,以提高TP347H钢管的综合性能,使其在锅炉行业得到更广泛的应用。


一、试验内容


   1. 试验用料生产工艺流程


    宝钢特殊钢分公司生产TP347H不锈钢管的工艺流程为:


    EAF炼钢--AOD精炼--精炼--连铸--全剥皮--热轧管坯--剥皮--穿孔--制管--固溶处理。


    本次试验用料分别来自炉号为472、572的两炉TP347H不锈钢,其主要化学成分见表。炉号为472的不锈钢管分别采用15%、20%的冷变形量加工;炉号为572的不锈钢管采用10%的冷变形量加工。


二、试验方法


    在不同冷变形量钢管上截取试样若干,按不同温度在箱式炉中进行固溶处理试验,固溶处理工艺见表。按理化检测要求制取试样,然后,对试样组织进行品粒度评级、常温力学性能、高温力学性能测试。此外,通过D/max-2550射线衍射仪对15%冷变形量不同温度高温拉伸后试样组织作了初步分析。


三、试验结果和讨论


  1. 冷变形量与固溶温度对钢管晶粒度和室温力学性能的影响


    对上述不同冷变形量成品管在箱式炉进行了不同温度固溶工艺试验,结果如表和图所示。试验结果发现,随着固溶处理温度的提高,品粒不断长大且变形量越大固溶温度对品粒度的影响越大;而屈服强度和抗拉强度略有降低,塑性提高。15%变形量的试样力学性能优于10%和20%变形量的试样。其中,15%变形量的试样,固溶处理温度为1150℃时,各项室温力学性能最优。


  2. 冷变形量对固溶状态短时高温性能的影响


    对上述不同冷变形量成品管在箱式炉进行了(1150℃×60 min)水冷固溶处理试验,并测试了不同温度下的试样的高温性能,结果如图所示。从试验结果可看出,在相同的温度下,随着冷变形量的增大,高温屈服强度和抗拉强度增大,断面伸长率变化规律不明显。在相同变形量下,随着高拉温度的提高,高温屈服强度和抗拉强度降低。


  3.  15%冷变形量不同温度高温拉伸后试样组织分析


    图为15%冷变形量的试样在不同温度高温拉伸试验下的组织。发现有奥氏体机体和第二相组成。为了探明第二相,在D/max-2550射线衍射仪对上述组织进行了物相分析。如图4所示,发现组织除了奥氏体外,还有少量铁索体析出以及极少量的碳化铌析出。根据Cr-Ni不锈钢组织状态图3及Cr、Ni当量计算式,镍经计算得到试验用TP347H不锈钢管的Cr当量为20.6,Ni当量为13.8,试验用TP347H不锈钢中应有少量铁素体。1150C固溶处理的高拉试样,由于碳化铌未完全溶解造成高拉后组织仍有极少量碳化铌析出。


四、结论


 1. TP347H不锈钢的常温强度随固溶温度提高而降低,塑性随固溶温度提高而提高。小变形量对固溶状态常温强度影响不大。


 2. 固溶温度1150℃左右时,能获得满意的晶粒度和室温力学性能,以保证成品钢管具有高的持久强度和蠕变极限。


 3. 在相同的温度下,随着冷变形量的增大,高温屈服强度和抗拉强度增大;在相同变形量下,随着高拉温度的提高,高温屈服强度和抗拉强度。


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