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高压锅炉用碳钢SA210A-1、SA-210C、20G比较分析
摘要: 调研发现,目前国内生产的SA210A-1在实际的供料中没有单独坯料,通常会以SA210C坯或20G坯代之。为了研究这种替代方式能否满足SA210A-1材料标准和产品设计要求,通过对SA210M 标准中SA210A-1、SA-210C及GB 5310标准中的20G成分和性能的比较分析,提出在SA210A-1小口径管采购要求中,应增加Mn下限规定的优化意见。
前 言
当前参数等级在亚临界及以上的锅炉机组受压件用碳钢材料主要有3种:20G、SA210A-1、SA-210C,基本用于低温过热器、低温再热器、水冷壁和省煤器等部件中的受热面管,管子金属设计温度通常在350℃~425℃ 。
由于碳钢的强化元素是C和Mn,而锅炉制造厂从焊接性能考虑通常会严格限制C含量。按ASME中的描述:在规定最大碳含量以下含碳量每降低0.01%,则允许在规定的最大锰含量之上各增加0.06%的含锰量,但最大不得超过1.35%。说明1个碳含量下降带来的强度损失一般需6个锰含量进行弥补,但从当前钢管厂的实际供料中却发现一个有意思的现象:即国内SA210A-1似乎没有成分鲜明的单独坯料,要么以SA-210C坯代之,要么以20G坯代之,这种现象可在表1随机抽取的部分批次SA210A-1、SA-210C、20G 的成分和性能数据比较中得到直观印象,差异更明显体现在Mn含量上。同样是SA210A-1,表1中的序号6、7、8成分及性能和20G相当,序号9成分及性能和SA-210C相当。那么这种替代方式能否保证SA210A-1满足材料标准和产品设计要求呢? 以下遵循标准的脉络并结合产品的使用条件进行分析。
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针对存在的问题,对今后我国模具用材料和模具热处理技术的发展,提出如下建议:
加速模具钢生产的制品化、精料化和模具钢经销的商品化我国每年模具用钢超过20万吨,且逐年增长。近年,国外模具钢的进口量,约占模具钢需要量的1/3,呈逐渐增加趋势。主要问题是我国模具钢的品种规格较少,模具钢生产的制品化、精料化和经销的商品化程度低。在一些工业发达国家,冶金企业供应经机加工的模具钢制品已达50~60%,而中国80%以上的模具钢仍以黑皮圆棒供货。越来越多的模具制造厂点要求在模具设计完成后,模具钢供应厂商能迅速提供所需钢材,减少库存钢材数量,缩短制模周期。中国钢材生产企业尚不适应这一商品市场机制,这是进口模具钢材在中国日益扩大的重要原因。大力推广应用性能优良的新型模具钢不断完善模具钢钢种系列
我国已开发出不少有一定特色的新型模具钢,其中一些钢的性能优异,达到或超过国外同类钢的水平。但这些新钢的推广数量和应用范围不够大,主要原因是由于中国模具钢的生产尚未走制品化、精料化的道路而经销方式不适应商品市场的要求,解决了这些问题,这些性能良好的新型模具钢有广阔的推广前景,将会产生巨大的经济效益。
中国已经有了较完整的模具钢系列,尚需不断提高其质量,扩大应用,在应用中进一步存优去劣。同时,有选择地开发先进模具钢,完善中国的模具钢系列,例如开发粉末冶金模具钢,多元易切削系塑料模具钢,建立玻璃、陶瓷,耐火砖和地砖等成形模具用钢系列等。
进一步提高模具钢的质量我国某些特殊钢厂已采用新的冶金设备和工艺生产模具钢,如炉外精炼、真空冶炼、快锻机和精锻机等,一些模具钢的质量有大幅度提高,如D2、P20等钢已批量出口,出口产品的质量可以达到国际先进水平。工业发达国家一直在努力提高模具钢的纯净度、致密度、均匀性和质量稳定性。国外有的企业规定在高纯度模具钢中[O]<10ppm,[H]<2ppm,[S]<50ppm,因为钢的纯净度的进一步提高可以显著提高钢的韧性和疲劳性能。对大型模具还必须采用真空除气、高温扩散退火,减少合金元素的偏析,并使用等向锻选工艺,提高等向性,使模具钢的横向和厚向的塑性和韧性达到纵向的80~90%以上。我国还需要在这方面进一步开展工作。
加强先进模具热处理技术的推广与应用
模具的可控气氛热处理与真空热处理应进一步得到发展、推广和应用。一些行之有效的模具表面热处理技术,应完善其工艺,加强其推广和应用。提高装备和工艺材料的制造水平,加强热处理专业厂的建设。
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高压锅炉用无缝钢管材质:HR3C(SA-213TP310HCbN)
HR3C(25Cr-20Ni-Nb-N钢)是20世纪80年代日本住友公司成功研制出的一种新型不锈钢。HR3C是日本住友金属定名的商标,在ASME标准中的材料商标为SA-213TP310HCbN,在日本JIS标准中的材料商标为SUS310JITB。其标准成分见下表。
因为传统的18-8型奥氏体耐热钢抗水蒸气氧化机能和抗烟气腐化机能较低,而锅炉过热器和再热器的末级部件请求有优胜的抗水蒸气和抗烟气氧化机能,是以在18-8型奥氏体耐热钢的基本上,开辟了25-20型奥氏体耐热钢TP310。将Cr质量分数进步到25%,在经久服役过程中,Cr元素会向外面扩散,与氧结合形成氧化层,起到优胜的抗氧化感化。然则,跟着Cr含量的进步,脆性相σ相的析出趋势加倍明显。是以,同时进步了Ni含量,稳定奥氏体组织的同时克制σ相的析出偏向。是以,25-20型奥氏体耐热钢TP310的抗氧化机能明显进步,并有稳定的奥氏体组织,有利于适应超超临界锅炉蒸汽和烟气的恶劣前提。
然则,仅仅进步材料的抗氧化机能是不敷的,因为在经久服役过程中还须要优胜的蠕变断裂强度。Cr和Ni含量的进步均不会获得更高的蠕变断裂强度,是以为了进步材料的蠕变断裂强度,日本住友金属公司开辟了HR3C奥氏体耐热钢。为了进步25Cr-20Ni型奥氏体耐热钢的高温强度,同样应用了多元合金强化道理,即在TP310的基本上,经由过程限制C含量,并复合添加质量分数为0.20%~0.60%的强碳氮化物形成元素Nb和质量分数为0.15%~0.35%的N,应用析出弥散分布、渺小的NbCrN相和富Nb的碳、氮化物以及M23C6来进行强化,成功地开辟了新型奥氏体耐热钢HR3C,其蠕变断裂强度明显进步到181MPa。
综合推敲,与其他耐热钢比拟,HR3C具有优良的蠕变断裂强度和更优良的抗蒸汽和烟气的氧化机能,是以更合实用于超超临界机组中情况极为恶劣的锅炉过热器和再热器部件的末级管道中。
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SA-213T92/SA-335P92(NF616
1 简介
T92(NF616)是日本新日铁在T91基础上,对成分做了进一步完善改进、采用复合-多元的强化手段,适当降Mo加W,并形成以W为主W-Mo的复合固溶强化,加入N形成间隙固溶强化,加入V、Nb和N形成碳氮化物弥散沉淀强化以及加入微量的B(0.001-0.006%)形成B的晶界强化,与T91一样的高Cr量保证了有与T91相同的抗氧化性和抗腐蚀性能。
T92与T91一样,具有比奥氏体钢更为优良的热膨胀系数和导热系数,具有极好的持久强度、很高的许用应力、良好的韧性和可焊性,时效前后的组织和性能稳定。其许用应力较T91更高,在650℃的许用应力为T91的1.6倍;且抗蒸汽氧化性能较好,与T91基本相同。与TP347H的等强温度为625℃,当温度低于625℃时,T92的持久强度高于TP347H。SA-213T91无缝钢管
2 用途
T92钢管性能优良,使用温度可达650℃。可部分替代TP304H和TP347H奥氏体不锈钢管,制造金属壁温不超过650℃的亚临界、超临界乃至超超临界的电站锅炉的高温过热器、再热器管和主蒸汽管道等受压部件,避免或减少异种钢接头,改善钢管的运行性能。若用在亚临界锅炉上可用其代替TP347H和T91厚壁管。
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