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精密管技术

精密无缝厚壁钢管的发展

铁素体耐热精密无缝厚壁钢管的发展可以分为两个方面:一是逐步提高钢的600℃×105h蠕变强度,质量分数由2.25%提高到12%;二是通过加入合金元素V、Nb、Mo、W、Co等合金元素,使钢600℃×105h蠕变强度逐渐从35MPa提高到60MPa、100MPa、140MPa。

T91/P91钢,T92/P92钢是近几年开发的铁素体耐热精密无缝厚壁钢管,也被称为强韧性铁素体耐热钢。为了提高原9Cr-1Mo耐热钢的性能,美国橡树岭国家实验室和燃烧工程公司(CE)共同开发了快速中子增殖反应堆工程中的钢材。

精密无缝厚壁钢管

593℃、105h时,精密无缝厚壁钢管的持久强度可达100MPa,并具有良好的韧性。在技术上和经济上分析,该钢种与9Cr-2Mo相比,Mo含量降低了一半,氮氧化物和氮氧化物含量降低。1983年,T91/P91,SA213-T91/SA335-P91被美国ASME标准认可。20世纪80年代末,德国现货批发厚壁精密钢管也从F12钢(X20CrMoV121)变成了T91/P91。

T91钢可用于温度≤600℃的热过热器、再热器管;P91钢可用于温度≤600℃的管壁集箱和蒸汽管道。自20世纪90年代以来,T91/P91精密无缝厚壁钢管一直在国际上推广。1)T91/P91钢的组成与强化特性。对T91/P91钢的微合金化,分别采用了氮、V和N。使钢中C含量显著下降,同时使精密无缝厚壁钢管的纯净度大幅度提高,将杂质质量分数控制在0.0015%~0.001%之间。

控制轧制空冷(TMCP)工艺,使精密无缝厚壁钢管除强度高外,韧性好。除固溶强化、合金碳化物的析出强化外,更多的是由于碳氮、氮化物及高密度位错在室温和高温下细化而产生的。2)T91/P91精密无缝厚壁钢管的临界温度与冷却转变图。①T91/P91钢在800~830℃范围内,Ac3在890~940℃之间。

②T91/P91钢精密厚壁无缝钢管为正火+回火,基体为回火马氏体组织,回火后的马氏体强度低于450HV。③T91/P91钢的Ms点在380~400℃,Mf点在100~120℃之间。④美国ASME标准规定的T91/P91精密无缝厚壁钢管的正火温度为1040℃;德国曼内斯曼钢管公司给出的正火温度为1040~1080℃,回火温度750~780℃。

精密无缝厚壁钢管

对管壁厚大于76mm的钢管,适当增加正火冷却速度,必要时将空气冷却改为水冷,保证获得马氏体组织。(2)T92/P92精密无缝厚壁钢管在90年代初期日本在大规模推广T91/P91钢的基础上,发现当使用温度在600℃以上时,T91/P91钢优质厚壁精密光亮钢管不能满足长期安全运行的要求。

管件疲劳失效也是调峰任务重机组所面临的主要问题。因此,日本继续进行大量的试验研究工作,研制出符合ASME标准的T92/P92钢(SA213-T92/SA335-P92)。这类钢已用于大型锅炉高温部件。选用T91/P91精密无缝厚壁钢管研制开发的T92/P92钢,是在T91/P91钢小口径厚壁精密光亮管的基础上,再加入1.5%~2.0%,使其固溶强化效果得到进一步加强。

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