Sanicro 25奧氏體耐熱鋼管
1、前言
Sanicro 25鋼(也稱合金174)是在傳統(tǒng)奧氏體耐熱鋼基礎上,加入了W、Co、Cu、B等元素,結合了以C、N、Co和W等固溶強化,和Nb(C,N)、NbCrN、M23C6和富Cu相沉淀強化等多種強化手段,從而研制成功的多元復合強化的、高溫性能和耐氧化/腐蝕性能十分優(yōu)異的一種新型高Cr、Ni奧氏體耐熱鋼。目前,該鋼已列入德國VDTUV555材料單以及2010版的ASME SA-213M,其UNS號為S31035。
2、化學成分
Sanicro 25鋼管具體的化學成分范圍見表1,數據來源于ASME SA-213M。
在該鋼中,高溫強度的提高主要通過C、N、Co和W的固溶強化,Nb(C,N)、NbCrN、M23C6和富Cu相沉淀強化而實現;為了改善高溫抗腐蝕性能,采用了較高的Cr含量、均值達到22.5%,但為抑制高Cr與高W產生σ相傾向,將Ni含量提高到約25%左右、N含量也較高;同時,將其Mn和Si控制在降低的水平。
3、熱處理與組織
ASME SA-213M中,對Sanicro 25鋼規(guī)定的供貨狀態(tài)為固溶處理。經處理溫度為1180-1250℃最終固溶處理后,金相組織為奧氏體組織(晶粒度為7或更粗),同時含有一些富Nb和富Cr的析出相。
4、力學性能
室溫力學性能
表3給出了ASME SA-213M規(guī)范規(guī)定的Sanicro 25鋼室溫拉伸性能和硬度值。
高溫短時力學性能
表4給出了Sanicro 25鋼的高溫短時力學性能
5、工藝性能
Sanicro 25鋼有優(yōu)異的焊接和成型等加工工藝性能,這也是其可能用于實際鍋爐工程項目中重要競爭性因素之一。
焊接性能:Sanicro 25鋼可用TIG焊進行焊接,不用焊前預熱和焊后熱處理。跟大多數高合金奧氏體鋼一樣,焊接表面和焊絲需進行清潔。為避免熱裂紋的存在,可采用低熱量輸入(<1.0 kJ/mm)和底層間溫度(<100℃),同時避免拘束應力。
焊絲可采用617B,目前正在進行研制。0.8mmTIG焊絲、2.0mm和2.4mmTIG焊條已經到了試驗階段,正在申請VDTUV規(guī)范。
彎管性能:Sanicro 25鋼可進行冷彎和熱彎。
冷彎:當工作溫度在蠕變溫度范圍,冷變形超過20%時需進行固溶處理。當然,為了保證良好的高溫抗腐蝕能力,變形量較小時也宜進行固溶。熱彎:推薦溫度為850-1250℃。其中,當形變溫度為850-1180℃時也應進行固溶處理;當熱彎溫度范圍控制在1180-1250℃之間,則可不重新固溶。
6、業(yè)績
總體來說,由于Sanicro 25可發(fā)出來的時間較遲,其并未在正式工程中得到大量應用。試管目前應用或試用的在歐洲電廠有5個,見表6。
另外,Sanicro 25后期也可能作為印度A-USC燃煤電站開發(fā)項目中的過熱器的一部分。
7、應用前景
過熱器和再熱器作為鍋爐的關鍵部件,其材料的高溫持久性能、高溫抗蒸汽氧化能力和抗腐蝕性能非常重要,直接影響到鍋爐的效率和安全。
Sanicro 25與目前廣泛應用的奧氏體耐熱鋼如SUPER304H、HR3C和另一個重要候選材料NF709相比,具有:
(1)更高的高溫持久強度,可有效減薄管子厚度,降低鍋爐整體重量;
(2)很好的抗蒸汽氧化性,可減少氧化皮剝落,避免氧化皮堵塞管道,提高鍋爐運行效率和安全性,同時延長鍋爐壽命;
(3)極佳的抗腐蝕性能力。
因此,Sanicro 25鋼管應用于超(超)臨界鍋爐過熱器和再熱器等受熱面,的確具有一定的前景,但取決于原材料價格、電力設備制造和電力行業(yè)對此的認同度。
擴展閱讀:
關于山特維克集團:
山特維克是一家全球化高科技工業(yè)集團,提供的產品和服務旨在提高客戶的生產力、盈利能力和安全性。目前,山特維克在金屬切削工具、采礦和建筑設備及工具、無縫不銹鋼、特殊合金、高溫材料和傳動系統(tǒng)等領域已發(fā)展為全球行業(yè)領導者。2014年,集團的業(yè)務遍及130多個國家,擁有約47000名員工,年銷售額達890億瑞典克朗。
關于山特維克材料科技:
山特維克材料科技是山特維克集團旗下其中一個業(yè)務單元,同時也是全球領先的材料供應商,為最嚴苛行業(yè)提供具有高附加值的先進不銹鋼、特種合金材料以及金屬和陶瓷電阻材料。其突出的專業(yè)技術是基于一體化的生產平臺和世界領先的冶金及研發(fā)。業(yè)務運營按三個產品領域劃分:管材、帶材,線材及加熱科技、以及初級產品。2014年銷售額在150億瑞典克朗,員工人數約為7,000。
關于山特維克SanicroTM25:
山特維克SanicroTM25(ASTM UNS S31035)已經通過美國機械工程協(xié)會(ASME)鍋爐及壓力容器規(guī)范第I卷的認證。其在第一卷中關于電廠鍋爐建設的規(guī)范案例號為2753。在第八卷第一冊關于壓力容器建設的規(guī)范案例號為2752。根據ASME鍋爐及壓力容器規(guī)范,此案例規(guī)范可以應用于山特維克SanicroTM25鋼管在鍋爐設計當中。另外,山特維克SanicroTM25還得到了其他承壓設備的認證包括歐洲特殊材料評審(PMA)和德國質量技術監(jiān)督局(TÜV)-材料數據表555。目前山特維克SanicroTM25已通過中國全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會的技術評審,并獲得證書。
山特維克SanicroTM25無縫不銹鋼管的開發(fā)是為了將其應用在700度先進超超臨界蒸汽鍋爐上,其目的是為了提高發(fā)電效率和滿足環(huán)境需要,。它是鍋爐過熱器和再熱器管的理想材料。山特維克SanicroTM25將會大大提高發(fā)電效率和大幅度降低二氧化碳的排放。