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(chǔ)上，加入了W、Co、Cu、B等元素，結(jié)合了以C、N、Co和W等固溶強(qiáng)化，和Nb（C,N）、NbCrN、M23C6和富Cu相沉淀強(qiáng)化等多種強(qiáng)化手段，從而研制成功的多元復(fù)合強(qiáng)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(guó)VDTUV555材料單以及2010版的ASME SA-213M，其UNS號(hào)為S31035。

2、化學(xué)成分

Sanicro 25鋼管具體的化學(xué)成分范圍見(jiàn)表1，數(shù)據(jù)來(lái)源于ASME SA-213M。

在該鋼中，高溫強(qiáng)度的提高主要通過(guò)C、N、Co和W的固溶強(qiáng)化，Nb（C,N）、NbCrN、M23C6和富Cu相沉淀強(qiáng)化而實(shí)現(xiàn)；為了改善高溫抗腐蝕性能，采用了較高的Cr含量、均值達(dá)到22.5%，但為抑制高Cr與高W產(chǎn)生σ相傾向，將Ni含量提高到約25%左右、N含量也較高；同時(shí)，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(duì)Sanicro 25鋼規(guī)定的供貨狀態(tài)為固溶處理。經(jīng)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(shí)含有一些富Nb和富Cr的析出相。

4、力學(xué)性能

室溫力學(xué)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(shí)力學(xué)性能

表4給出了Sanicro 25鋼的高溫短時(shí)力學(xué)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(shí)際鍋爐工程項(xiàng)目中重要競(jìng)爭(zhēng)性因素之一。

焊接性能：Sanicro 25鋼可用TIG焊進(jìn)行焊接，不用焊前預(yù)熱和焊后熱處理。跟大多數(shù)高合金奧氏體鋼一樣，焊接表面和焊絲需進(jìn)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(shí)避免拘束應(yīng)力。

焊絲可采用617B，目前正在進(jìn)行研制。0.8mmTIG焊絲、2.0mm和2.4mmTIG焊條已經(jīng)到了試驗(yàn)階段，正在申請(qǐng)VDTUV規(guī)范。

彎管性能：Sanicro 25鋼可進(jìn)行冷彎和熱彎。

冷彎：當(dāng)工作溫度在蠕變溫度范圍，冷變形超過(guò)20%時(shí)需進(jìn)行固溶處理。當(dāng)然，為了保證良好的高溫抗腐蝕能力，變形量較小時(shí)也宜進(jìn)行固溶。熱彎：推薦溫度為850-1250℃。其中，當(dāng)形變溫度為850-1180℃時(shí)也應(yīng)進(jìn)行固溶處理；當(dāng)熱彎溫度范圍控制在1180-1250℃之間，則可不重新固溶。

6、業(yè)績(jī)

總體來(lái)說(shuō)，由于Sanicro 25可發(fā)出來(lái)的時(shí)間較遲，其并未在正式工程中得到大量應(yīng)用。試管目前應(yīng)用或試用的在歐洲電廠有5個(gè)，見(jiàn)表6。

另外，Sanicro 25后期也可能作為印度A-USC燃煤電站開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中的過(guò)熱器的一部分。

7、應(yīng)用前景

過(guò)熱器和再熱器作為鍋爐的關(guān)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(yīng)用的奧氏體耐熱鋼如SUPER304H、HR3C和另一個(gè)重要候選材料NF709相比，具有：

（1）更高的高溫持久強(qiáng)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(yùn)行效率和安全性，同時(shí)延長(zhǎng)鍋爐壽命；

（3）極佳的抗腐蝕性能力。

因此，Sanicro 25鋼管應(yīng)用于超（超）臨界鍋爐過(guò)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(jià)格、電力設(shè)備制造和電力行業(yè)對(duì)此的認(rèn)同度。

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